KR20070026307A - Incombustible withdrawing system from a fluidized-bed furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유동층 연소기, 유동층 기화기 또는 순환 유동층 보일러와 같은 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도시 폐기물, 고체 폐기물을 이용한 고체연료(RDF), 폐플라스틱, 폐섬유강화 플라스틱(waste FRP), 바이오매스 폐기물, 폐차 잔재물(ASR) 및 폐유와 같은 폐기물들 또는 불연성 물질을 함유하는 고체 연료(예컨대, 석탄)와 같은 고체 가연성 물질을 연소, 기화 또는 열분해하기 위하여 유동층로로부터 배출되는 유동매체와 함께 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기와 같은 불연성 물질 퇴거 시스템 및 유동층로를 구비한 유동층로 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a nonflammable material eviction system for retiring nonflammable material from a fluidized bed furnace, such as a fluidized bed combustor, fluidized bed vaporizer, or a circulating fluidized bed boiler. Burning, vaporizing or pyrolyzing solid combustible materials such as waste fuels such as waste FRP, biomass waste, waste vehicle residue (ASR) and waste oil or solid fuels containing incombustibles (eg coal) The present invention relates to a non-combustible material eviction system for retiring non-combustible materials together with a fluidized medium discharged from a fluidized bed furnace. The present invention also relates to a fluidized bed furnace system having such a non-combustible material removal system and a fluidized bed furnace.
도 1은 불연성 물질 퇴거 시스템(502) 및 유동층 기화로(유동층로)(505)를 구비한 종래의 유동층 기화 시스템(유동층로 시스템)(501)을 개략적으로 도시한 단면도이다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(502)은 불연성 물질 퇴거 슈트(504), 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520) 및 이중 댐퍼(518)를 구비한다. 고체 가연성 물질(514)들은 상기 유동층 기화로(505) 안으로 공급되고, 상기 유동층 기화로(505) 안 에서 부분적으로 연소되거나 기화된다. 불연성 물질들은 유동층(512) 안의 유동매체(510)와 함께 순환된다. 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)는, 상기 불연성 물질들과 유동매체(510)의 혼합물(510a)이 유동층로의 저부(511)로부터 자연적으로 유동하는 수직면 또는 경사면을 가진다. 상기 혼합물(510a)은, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)의 하부단에 연결되는 상기 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520)를 통하여 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)로부터, 상기 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520)의 하류에 배치된 이중 댐퍼(518) 안으로 전달된다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional fluidized bed vaporization system (fluidized bed system) 501 having a non-combustible
상기 유동층 기화로(505)에서는, 부분적인 연소를 위한 공기(524)가 상기 유동층로의 저부(511)로부터 유동층(512) 안으로 공급되어, 유동매체(510)가 350℃ 내지 850℃에서 유동화되고 순환되는 유동층(512)을 형성하게 된다. 고체 가연성 물질(514)이 상기 유동층 기화로(505)의 유동층(512) 안으로 공급되는 경우, 상기 고체 가연성 물질(514)들은 부분적인 연소를 위하여 가열된 유동매체(510) 및 공기(524)와 접촉하게 되고, 바로 열분해 및 기화되어 가스, 타르 및 고체 탄소를 생성하게 된다.In the fluidized-
상기 유동층(512)에서 생성되는 열분해된 가스는 상기 유동층(512)의 상부에 제공된 배출 덕트(522)로부터 배출된다. 상기 유동매체(510)와 불연성 물질들의 혼합물(510a)은 상기 유동층로의 저부(511)로부터 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)를 통하여 배출된다. 상기 배출되는 유동매체(510)는 실리카 샌드(Silica Sand), 철, 스틸 및 알루미늄과 같은 불연성 물질 및 기화 공정에서 생성되는 연소되지 않은 숯을 함유하고 있다.The pyrolyzed gas generated in the fluidized
상술된 종래의 유동층 기화로 시스템(501)에 있어서는, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)로부터 상기 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520)로 연장되어 있는 혼합물 전달로(516) 내에서 기밀 상태가 유지될 수 있도록 밀봉 성능을 유지하는 것이 중요하다. 특별히, 밀봉 성능이 혼합물 전달로(516)의 기밀부에서 유지되지 않는다면, 상기 유동층 기화로(505) 내의 연소되지 않은 가연성 가스, 탄소 일산화물 등이 상기 유동층 기화로(505) 밖으로 누설되어, 폭발 또는 인체에 대한 중독을 야기하게 된다. 부분적인 연소를 위한 공기(524)가 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504) 안으로 누설되는 경우, 유동매체(510) 내에 함유된 연소되지 않은 가연성 물질들이 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504) 내에서 연소되어, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)의 온도를 증가시키게 된다. 이에 따라, 실리카 샌드 및 애쉬가 용융되어 클링커(clinker)를 생성할 수도 있다. 상기 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520)의 유출구에 배치된 이중 댐퍼(218)는 상술된 밀봉 성능을 보상하는 역할을 한다.In the conventional fluidized-bed
상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)로부터 상기 불연성 물질 퇴거 컨베이어(520)까지 연장되어 있는 혼합물 전달로(516) 내에서 기밀 상태가 유지되더라도, 배출될 유동매체(510) 내에서 혼합된 연소되지 않은 숯은, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504) 위쪽 부분, 즉 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(504)의 유입구 부근의 부분(515)에서 부분 연소를 위하여 흩어진 공기(524)와 반응한다. 따라서, 상기 부분(515)의 온도를 증가시키기 위하여 연소되지 않은 숯이 연소되어 클링커를 생성할 수도 있다. 이러한 클링커는 불연성 물질 퇴거 슈트(504)를 방해하고, 이로 인해 상기 유동층 기화로(505)의 가용성을 저하시킨다.The unburned char mixed in the
본 발명은 상기 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 첫번째 목적은, 유동매체와 불연성 물질의 혼합물 내의 불연성 물질의 농도가 증가되면서, 유동층로 시스템의 외부로 불연성 물질을 퇴거할 수 있는 불연성 물질 퇴거 시스템을 구비한 유동층로 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been devised in view of the above disadvantages. Therefore, a first object of the present invention is to provide a fluidized bed furnace system having a nonflammable material retrieval system capable of withdrawing a nonflammable material out of the fluidized bed furnace system with an increase in the concentration of nonflammable material in the mixture of the fluidized medium and the nonflammable material. It is.
본 발명의 두번째 목적은, 연소되지 않은 가스가 유동층로 시스템 밖으로 누설되는 것을 방지할 수 있는 불연성 물질 퇴거 시스템을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a non-combustible material eviction system that can prevent unburned gas from leaking out of the system into the fluidized bed.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 유동매체에 의하여 유동층이 그 안에 형성된 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템이 제공된다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 유동층로의 저부로부터 상기 불연성 물질 및 상기 유동매체의 혼합물을 전달하기 위한 혼합물 전달로를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 또한 유동화 가스에 의하여 상기 혼합물을 유동화하고, 상기 혼합물을 고농도의 유동매체를 갖는 분리된 제1혼합물 및 고농도의 불연성 물질을 갖는 분리된 제2혼합물로 분리하기 위하여, 상기 혼합물 전달로의 하류에 배치된 유동층 분리 챔버를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 분리된 제1혼합물을 상기 유동층로로 반송하기 위한 반송 통로 및 상기 분리된 제2혼합물을 상기 유동층로의 외부로 배출하기 위한 불연성 물질 배출 통로를 포함한다.According to a first embodiment of the present invention, there is provided a non-combustible material eviction system for discharging a non-combustible material from a fluidized bed in which a fluidized bed is formed therein by the fluidized medium. The incombustible material removal system includes a mixture delivery path for delivering a mixture of the incombustible material and the fluid medium from the bottom of the fluidized bed. The incombustible material removal system also fluidizes the mixture by a fluidizing gas and separates the mixture into a separate first mixture having a high concentration of fluid medium and a second mixture having a high concentration of incombustible material. And a fluidized bed separation chamber disposed downstream of the delivery passage. The non-combustible material eviction system includes a conveyance passage for conveying the separated first mixture to the fluidized bed furnace and a non-combustible substance discharge passage for discharging the separated second mixture to the outside of the fluidized bed.
따라서, 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은, 혼합물 전달로, 유동층 분리 챔버, 반송 통로 및 불연성 물질 배출 통로를 구비한다. 상기 유동매체는 상기 혼합물 전달로를 통하여 상기 유동층로의 저부로부터 전달되어 상기 불연성 물질과 혼합된다. 상기 유동매체와 불연성 물질의 혼합물은, 상기 유동층 분리 챔버 내의 유동화 가스에 의해 유동화되어, 상기 혼합물에서의 유동매체 및 불연성 물질의 농도 분포를 변화시키게 된다. 따라서, 상기 혼합물은 고농도의 유동매체를 갖는 분리된 제1혼합물과 고농도의 불연성 물질을 갖는 분리된 제2혼합물로 분리된다. 상기 분리된 제1혼합물은 상기 반송 통로를 통하여 유동층로로 반송될 수 있다. 상기 분리된 제2혼합물은 상기 불연성 물질 배출 통로를 통하여 상기 유동층로의 외부로 배출될 수 있다.Thus, the incombustible material removal system comprises a mixture delivery passage, a fluidized bed separation chamber, a conveyance passage and a noncombustible material discharge passage. The fluidized medium is delivered from the bottom of the fluidized bed through the mixture delivery path and mixed with the incombustible material. The mixture of fluidized medium and non-combustible material is fluidized by fluidizing gas in the fluidized bed separation chamber to change the concentration distribution of the fluidized medium and non-combustible material in the mixture. Thus, the mixture is separated into a separated first mixture having a high concentration of fluidized medium and a separated second mixture having a high concentration of incombustibles. The separated first mixture may be conveyed to the fluidized bed through the conveying passage. The separated second mixture may be discharged to the outside of the fluidized bed through the incombustible material discharge passage.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 불연성 물질 배출 통로는 상기 유동층 분리 챔버의 하류에 배치된다. 상기 불연성 물질 배출 통로는 상기 분리된 제2혼합물을 수직 방향 위쪽으로 전달하고, 상기 분리된 제2혼합물을 상기 유동층의 표면보다 높게 위치한 위치로부터 상기 유동층로의 외부로 배출할 수도 있다. 이러한 불연성 물질 배출 통로에 의하면, 상기 분리된 제2혼합물이 수직 방향 위쪽으로 전달되고, 상기 유동층의 표면보다 높게 위치한 위치로부터 상기 유동층로의 외부로 배출될 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, the incombustibles discharging passage is arranged downstream of the fluidized bed separation chamber. The incombustibles discharging passage may deliver the separated second mixture upwards in a vertical direction and discharge the separated second mixture out of the fluidized bed from a position located higher than the surface of the fluidized bed. According to this incombustible discharge passage, the separated second mixture can be transferred upward in the vertical direction and discharged to the outside of the fluidized bed from a position located higher than the surface of the fluidized bed.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은, 상기 불연성 물질 배출 통로에서 상기 분리된 제2혼합물을 수직 방향으로 전달하기 위한 유동매체 전달 장치를 더 포함한다. 대안적으로, 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은, 수평면에 대한 상기 유동매체의 최소 안식각(at least an angle of repose)으로 상기 불연성 물질 배출 통로에서 상기 분리된 제2혼합물을 전달하기 위한 유동매체 전달 장치를 더 포함할 수도 있다. 이러한 유동매체 전달 장치에 의하면, 상기 분리된 제2혼합물이 수직 방향으로 또는 수평면에 대한 유동매체의 최소 안식각으로 상기 불연성 물질 배출 통로에서 수직 방향 위쪽으로 전달될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the non-combustible material eviction system further includes a fluid medium delivery device for delivering the separated second mixture in the vertical direction in the non-combustible material discharge passage. Alternatively, the non-combustible material eviction system includes a fluidized media delivery device for delivering the separated second mixture in the non-combustible discharge passage at at least an angle of repose with respect to a horizontal plane. It may further include. According to such a fluid medium delivery device, the separated second mixture may be transferred upward in the vertical direction in the incombustibles discharge passage in the vertical direction or at the minimum angle of repose of the fluid medium relative to the horizontal plane.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 유동층 분리 챔버는 상기 불연성 물질 배출 통로에 연결되는 통로부를 포함하여 이루어진다. 상기 통로부는 상기 불연성 물질 배출 통로를 향해 점진적으로 증가하는 단면적들과 상기 불연성 물질 배출 통로에 대해 아래쪽으로 기울어진 저부면을 가진다. 이러한 형태에 의하면, 상기 혼합물이 상기 통로부에서 분리된 제1혼합물 및 분리된 제2혼합물로 효과적으로 분리될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fluidized bed separation chamber comprises a passage portion connected to the incombustible material discharge passage. The passage portion has a cross-sectional area that gradually increases toward the incombustibles discharging passage and a bottom surface that is inclined downward relative to the incombustibles discharging passage. According to this aspect, the mixture can be effectively separated into the separated first mixture and separated second mixture in the passage portion.
본 발명의 제2실시형태에 따르면, 유동매체에 의하여 유동층이 내부에 형성된 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템이 제공된다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 유동층로의 저부로부터 상기 불연성 물질 및 상기 유동매체의 혼합물을 전달하기 위한 혼합물 전달로를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 또한 상기 혼합물을 수직 방향 위쪽으로 전달하고, 상기 혼합물을 상기 유동층의 표면보다 높게 위치한 위치로부터 상기 유동층로의 외부로 배출하기 위하여, 상기 혼합물 전달로의 하류에 배치된 불연성 물질 배출 통로를 구비한다.According to a second embodiment of the present invention, there is provided a non-combustible material eviction system for discharging a non-combustible material from a fluidized bed furnace in which a fluidized bed is formed therein by the fluidized medium. The incombustible material removal system includes a mixture delivery path for delivering a mixture of the incombustible material and the fluid medium from the bottom of the fluidized bed. The non-combustible material eviction system also provides a non-combustible material disposed downstream of the mixture delivery path to deliver the mixture upwards in a vertical direction and to discharge the mixture out of the fluidized bed from a position located above the surface of the fluidized bed. A discharge passage is provided.
따라서, 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 혼합물 전달로 및 불연성 물질 배출 통로를 구비한다. 상기 유동층로의 저부로부터 상기 혼합물 전달로를 통해 전달된 혼합물은 수직 방향 위쪽으로 전달되고, 상기 불연성 물질 배출 통로에 의하여 상기 유동층의 표면보다 높게 위치한 위치로부터 상기 유동층로의 외부로 배출될 수 있다.Thus, the non-combustible material removal system has a mixture delivery passage and a non-combustible material discharge passage. The mixture delivered from the bottom of the fluidized bed through the mixture delivery passage is delivered upwards in a vertical direction and may be discharged out of the fluidized bed from a position located above the surface of the fluidized bed by the incombustible material discharge passage.
본 발명의 제3실시형태에 따르면, 유동매체에 의하여 유동층이 내부에 형성된 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템이 제공된다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은, 상기 유동층로의 저부로부터 상기 불연성 물질 및 상기 유동매체의 혼합물을 전달하기 위한 혼합물 전달로를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 또한 상기 혼합물 전달로의 하류에 배치된 불연성 물질 배출 통로 및 상기 불연성 물질 배출 통로에서 수직 방향 위쪽으로 상기 혼합물을 상기 유동층로의 외부로 전달하기 위한 유동매체 전달 장치를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 불연성 물질 배출 통로의 내측면으로부터 반경 방향 안쪽으로 돌출되어 있는 돌출부를 포함한다. 이러한 형태에 의하면, 상기 혼합물이 회전하는 스크루 베인과 함께 원주방향으로 회전되는 것이 방지되고, 이에 따라 안정된 전달이 성취될 수 있게 된다.According to a third embodiment of the present invention, there is provided a non-combustible material eviction system for discharging a non-combustible material from a fluidized bed with a fluidized bed formed therein by a fluidized medium. The non-combustible material removal system includes a mixture delivery path for delivering a mixture of the non-combustible material and the fluid medium from the bottom of the fluidized bed. The non-combustible material evacuation system also includes a non-combustible material discharge passage disposed downstream of the mixture delivery passage and a fluid medium delivery device for delivering the mixture outward to the fluidized bed in a vertical direction upward in the non-combustible material discharge passage. . The non-combustible material eviction system includes a protrusion that projects radially inwardly from an inner surface of the non-combustible material discharge passage. According to this aspect, the mixture is prevented from rotating circumferentially with the rotating screw vanes, so that stable delivery can be achieved.
본 발명의 제4실시형태에 따르면, 유동매체에 의하여 유동층이 내부에 형성된 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템이 제공된다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 유동층로의 저부로부터 상기 불연성 물질 및 상기 유동매체의 혼합물을 전달하기 위한 혼합물 전달로를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 또한 상기 혼합물 전달로의 하류에 배치된 불연성 물질 배출 통로 및 상기 불연성 물질 배출 통로에서 수직 방향 위쪽으로 상기 혼합물을 상기 유동층로의 외부로 전달하기 위하여 스크루 베인을 구비한 스크루 컨베이어를 구비한다. 상기 스크루 컨베이어는 상기 스크루 베인의 후방면 상에 제공되는 차단 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth embodiment of the present invention, there is provided a non-combustible material eviction system for discharging a non-combustible material from a fluidized bed furnace in which a fluidized bed is formed therein by the fluidized medium. The incombustible material removal system includes a mixture delivery path for delivering a mixture of the incombustible material and the fluid medium from the bottom of the fluidized bed. The non-combustible material evacuation system also includes a screw conveyor having screw vanes for conveying the mixture outward to the fluidized bed vertically upwardly from the non-combustible material discharge passage disposed downstream of the mixture delivery passage. It is provided. The screw conveyor is provided with a blocking member provided on the rear surface of the screw vane.
본 발명의 제5실시형태에 따르면, 유동매체에 의하여 유동층이 내부에 형성된 유동층로로부터 불연성 물질을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템이 제공된다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 유동층로의 저부로부터 상기 불연성 물질 및 상기 유동매체의 혼합물을 전달하기 위한 혼합물 전달로를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 또한 상기 혼합물 전달로의 하류에 배치된 불연성 물질 배출 통로 및 상기 불연성 물질 배출 통로에서 수직 방향 위쪽으로 상기 혼합물을 상기 유동층로의 외부로 전달하기 위한 유동매체 전달 장치를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템은 상기 유동매체 전달 장치의 하부의 압력을 높이기 위하여 상기 유동매체 전달 장치의 하부 안으로 가스를 송풍시키는 송풍 장치를 포함한다.According to a fifth embodiment of the present invention, there is provided a non-combustible material eviction system for discharging a non-combustible material from a fluidized bed furnace having a fluidized bed formed therein by a fluidized medium. The incombustible material removal system includes a mixture delivery path for delivering a mixture of the incombustible material and the fluid medium from the bottom of the fluidized bed. The non-combustible material evacuation system also includes a non-combustible material discharge passage disposed downstream of the mixture delivery passage and a fluid medium delivery device for delivering the mixture outward to the fluidized bed in a vertical direction upward in the non-combustible material discharge passage. . The non-combustible material eviction system includes a blower that blows gas into the lower portion of the flow medium delivery device to increase pressure in the lower portion of the flow medium delivery device.
본 발명의 제6실시형태에 따르면, 불연성 물질을 함유하는 대상물을 연소, 기화 또는 열분해하기 위하여 유동매체에 의해 유동층이 내부에 형성된 유동층로를 구비한 유동층로 시스템이 제공된다. 상기 유동층로 시스템은 전술한 불연성 물질 퇴거 시스템을 구비한다. 이러한 형태에 의하면, 상기 분리된 제1혼합물이 유동층로로 반송될 수 있고, 상기 분리된 제2혼합물은 상기 유동층로의 외부로 배출될 수 있다.According to a sixth embodiment of the present invention, there is provided a fluidized bed furnace system having a fluidized bed furnace formed therein by a fluidized medium for combusting, vaporizing, or pyrolyzing an object containing an incombustible material. The fluidized bed furnace system is provided with a non-combustible material removal system described above. According to this aspect, the separated first mixture may be returned to the fluidized bed furnace, and the separated second mixture may be discharged to the outside of the fluidized bed furnace.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적들, 특징들 및 장점들은, 예시의 방식으로 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 첨부 도면들과 연계하여 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the invention in an illustrative manner.
도 1은 종래의 유동층 기화로 시스템을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional fluidized-bed gasification furnace system.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기화 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.2 is a schematic view showing a non-combustible material eviction system in a vaporization system according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기화 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.3 is a schematic view showing a non-combustible material eviction system in a vaporization system according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized bed furnace system according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 유동층로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized bed furnace system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 유동층 기화 및 슬래깅 연소로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized-bed gasification and slagging combustion system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 유동층 기화로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating a system for evacuating a non-combustible material in a fluidized-bed gasification furnace system according to a sixth embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 유동층 기화로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.8 is a schematic view showing a non-combustible material eviction system in a fluidized-bed gasification furnace system according to a seventh embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제8실시예에 따른 유동층로 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating a system for evacuating a non-combustible material in a fluidized bed furnace system according to an eighth embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제9실시예에 따른 기화 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다.10 is a schematic view showing a non-combustible substance eviction system in a vaporization system according to a ninth embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제10실시예에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템의 스크루 컨 베이어를 도시한 개략적인 단면도이다.11 is a schematic cross-sectional view showing a screw conveyor of a non-combustible material eviction system according to a tenth embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제11실시예에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템의 스크루 컨베이어를 도시한 정면도이다.12 is a front view showing a screw conveyor of the incombustible material eviction system according to the eleventh embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제12실시예에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템의 스크루 컨베이어를 도시한 정면도이다.FIG. 13 is a front view illustrating a screw conveyor of a non-combustible material eviction system according to a twelfth embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템을 도 2 내지 도 13을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a non-combustible material eviction system according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기화 시스템(유동층로 시스템)(301)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층로 시스템(301)은 내부에 유동매체(310)를 유지시키는 유동층로(305) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)을 구비한다. 상기 유동층로(305)는 지면 상에 수직 방향으로 제공되는 원통형 또는 직사각형 저장소(Receptacle)를 포함하여 이루어진다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 상기 유동층로(305) 아래쪽에 제공되는 혼합물 전달로(316), 상기 혼합물 전달로(316)의 하류에 위치한 유동층 분리 챔버(390), 상기 유동층 분리 챔버(390) 위쪽의 반송 통로로서 제공되는 유동매체 상승 챔버(391), 상기 유동층 분리 챔버(390)의 하류에 불연성 물질 배출 통로로서 제공되는 라이징 챔버(392) 및 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 하류에 제공되는 유동매체 반송 통로(394)를 구비한다. 상기 혼합물 전달로(316)는 불연성 물질 퇴거 슈트(307) 및 수평 혼합물 전달로(316d)를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)는 상기 유 동층로(305)의 저부(311)에 연결되어 수직 방향으로 배치된다. 상기 수평 혼합물 전달로(316d)는 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)에 연결되어 수평 방향으로 배치된다.2 is a schematic diagram showing a non-combustible material eviction system in the vaporization system (fluid bed system) 301 according to the first embodiment of the present invention. The fluidized
가연성 폐기물(314)들은 상기 유동층로(305)의 상부벽에 제공되는 공급구(308)를 통하여 상기 유동층로(305) 안으로 유입된다. 상기 가연성 폐기물(314)들을 연소시키기 위한 연소 온도를 갖는 고온의 유동매체(310)는, 상기 유동층로의 저부(311)로부터 송풍되는 연소용 공기(324)에 의하여 유동화되어, 순환하는 유동체(306)를 형성하게 된다. 따라서, 조밀한 순환 유동층(312)이 상기 유동층로(305) 안에 형성된다. 상기 가연성 폐기물(314)들은 상기 순환 유동층(312) 내에서 연소된다. 예를 들어, 상기 가연성 폐기물(314)들은 도시 폐기물, 고체 폐기물을 이용한 고체 연료(RDF), 폐플라스틱, 폐섬유 강화 플라스틱(waste FRP), 바이오매스 폐기물, 폐차 잔재물(ASR) 및 폐유와 같은 폐기물들 또는 불연성 물질을 함유하는 고체 연료(예컨대, 석탄)와 같은 가연성 물질을 포함하여 이루어진다.
상기 유동층로(305) 안으로 공급되는 가연성 폐기물(314)들은 상기 유동층로(305) 내에서 완전히 연소된다. 완전히 연소된 가연성 폐기물(314)들은 상기 유동매체(310)와 불연성 물질들의 혼합물(310a)을 형성한다. 상기 혼합물(310a)은 상기 유동층로(305)의 저부(311)로부터 상기 혼합물 전달로(316)를 통하여 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 퇴거된다. 상기 가연성 폐기물(314)들의 완전 연소에 의해 생성되는 가스는, 상기 유동층로(305)의 상부에 제공되는 배출 덕트(322)를 통하여 배출되고, 예컨대 후속 슬래깅 연소로 시스템에 공급된다.
상기 혼합물(310a)은 상기 유동층로(305)의 저부(311)로부터 상기 혼합물 전달로(316)의 수평 혼합물 전달로(316d)까지 아래로 유동한다. 그 후, 상기 수평 혼합물 전달로(316d)에서의 혼합물(310b)은, 상기 수평 혼합물 전달로(316d)에 배치되는 스크루 컨베이어(도시되지 않음)에 의하여 기밀 방식으로 상기 혼합물 전달로(316)를 통하여 상기 유동층로 분리 챔버(390)로 전달된다.The
상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급되는 혼합물(310b)은, 공급구(330)를 통하여 공급되는 유동화 가스(331)(예컨대, 산소를 함유하지 않은 불활성 가스)에 의하여, 고농도의 유동매체(310)를 갖는 분리된 제1혼합물(310g) 및 고농도의 불연성 물질들을 갖는 분리된 제2혼합물(310f)로 분리된다. 상기 제1혼합물(310g)은 상기 유동화 가스(331)와 함께 유동매체 상승 챔버(391)를 통하여 상승하고, 유동매체 배출구(393)로부터 상기 유동매체 반송 통로(394)를 통하여 상기 유동층로(305)의 반송구(393a)로 전달된다. 따라서, 상기 제1혼합물(310g)은 상기 유동층로(305)의 프리보드(freeboard)로 공급된다. 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급될 유동화 가스(331)는, 제1혼합물(310g)이 충분히 저농도의 연소되지 않은 가연성 물질들을 가진다면 공기와 같은 산소를 함유하고 있는 가스를 포함할 수도 있다.The
또한, 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 최상부에 제공되는 유동화 가스 배출구(397)를 통하여 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터 가스가 배출되고, 상기 유동층로(305)의 가스 반송구(396)로부터 파이프를 통하여 상기 유동층로(305)의 프리보드(322)로 공급된다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 가스는 상기 유동 층로(305)에서 2차 연소 가스로서 효과적으로 활용된다. 상기 배출구(397) 및 상기 유동매체 배출구(393)는 서로 일체형으로 될 수도 있다. 이 경우, 상기 가스 반송구(396) 및 상기 반송구(393a) 또한 서로 일체형으로 될 수 있다.In addition, the gas is discharged from the fluid
따라서, 상기 유동매체 상승 챔버(391)는 상기 유동층로(305)의 프리보드(332)와 연통된다. 그러므로, 상기 유동층로(305)와 상기 유동매체 상승 챔버(391) 사이에 극도로 큰 압력차가 발생되는 것이 방지될 수 있다.Thus, the fluid
상기 제2혼합물(310f)은 상기 유동층 분리 챔버(390)에 인접하여 배치되는 불연성 물질 배출 통로로서 상기 라이징 챔버(392) 안으로 유동한다. 상기 제2혼합물(310f)은 유동매체 전달 장치로서 수직 방향으로 전달하는 스크루 컨베이어(378)에 의하여 상기 라이징 챔버(392) 내에서 수직 방향 위쪽으로 이동되고, 불연성 물질(360)로서 불연성 물질 배출구(317)를 통하여 상기 라이징 챔버(392)의 외부 또는 후속 슬래깅 연소로 시스템(도시되지 않음)으로 배출된다. 도시된 예시에 있어서, 상기 라이징 챔버(392)에는 수직 방향으로 지면에 대하여 90°의 각도가 제공된다.The
상술된 바와 같이, 상기 불연성 물질들은 아래쪽 방향으로 퇴거된 후에 위쪽 방향으로 퇴거된다. 따라서, 본 발명에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템은, 불연성 물질들을 단지 아래쪽 방향으로만 퇴거시키는 종래의 불연성 물질 퇴거 시스템과 상이하다. 이중 댐퍼와 같은 기계적 밀봉 장치 없이도, 상기 유동층로(305) 내의 가스 또는 연소 공기(324)가 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307) 안으로 누설되는 것이 용이하게 방지될 수 있다.As described above, the incombustibles are evicted in an upward direction after being evicted in a downward direction. Thus, the non-combustible material eviction system according to the present invention is different from the conventional non-combustible material eviction system which only evicts the non-combustible materials in the downward direction. Even without a mechanical sealing device such as a double damper, the gas or
또한, 종래의 불연성 물질 퇴거 시스템에 의하면, 유동매체(310)를 함유하고 있는 제2혼합물(310f)에 대한 퇴거된 불연성 물질들의 비율이 수 퍼센트 내지 10 퍼센트 정도이다. 본 발명에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)에 의하면, 유동매체(310)를 함유하고 있는 제2혼합물(310f)에 대한 퇴거된 불연성 물질들의 비율이 30 % 내지 50 % 로 현저하게 증가될 수 있다. 20 % 가 넘는 불연성 물질을 함유하고 있는 폐차 잔재물이 상기 유동층로(305)에 공급되더라도, 대량의 불연성 물질들이 상기 유동매체(310)와 함께 상기 시스템의 외부로 퇴거되어, 상기 제2혼합물(310f) 내에 함유된 불연성 물질들의 비율이 증가될 수 있다.In addition, according to the conventional non-combustible material eviction system, the ratio of the evicted non-combustibles to the
예를 들어, 클링커가 생성되는 것을 방지하기 위하여, 냉각 시스템(도시되지 않음)이 부가되어 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)를 통과하는 유동매체(310a)를 냉각시키게 된다. 이러한 경우에, 열복원율이 열손실만큼 저하되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 하류에서 고온의 유동매체에 의해 야기되는 어려움들을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 보조 연료의 소비가 증가하는 것과 같은 여러 좋지 않은 영향들이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 상기 유동매체(310)가 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 하류에서 어떠한 문제도 야기하지 않도록 하는 레벨로 대량의 유동매체(310)가 완전히 냉각될 수 있다.For example, to prevent the formation of clinker, a cooling system (not shown) is added to cool the fluid medium 310a passing through the
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기화 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)을 보여주는 개략도들이다. 도 3의 (a)는 수평 단면도이고, 도 3의 (b)는 수직단면도이다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 혼합물 전달로(316), 혼합물 배출구(316a), 상기 혼합물 배출구(316a)의 하류에 제공되는 유동층 분리 챔버(390), 상기 유동층 분리 챔버(390) 위쪽에 반송 통로로서 제공되는 유동매체 상승 챔버(391), 및 상기 유동층 분리 챔버(390)의 하류에 불연성 물질 배출 통로로서 제공되는 라이징 챔버(392)를 구비한다.3 is a schematic diagram showing a non-combustible
예컨대, 대략 수십 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 입자 직경을 갖는 유동매체(310)의 혼합물(310b) 및 예컨대 수 밀리미터 내지 대략 200 mm 정도의 작은 축선을 갖는 불연성 물질들은 상기 유동층로의 저부(도시되지 않음)로부터 퇴거된다. 상기 혼합물(310b)은 상기 혼합물 배출구(316a)를 통하여, 상기 혼합물 전달로(316)에서 회전 가능하게 지지되는 스크루 컨베이어(320)에 의해 후속 유동층 분리 챔버(390)로 전달된다.For example, a
상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급되는 혼합물(310b)은 상기 유동층 분리 챔버(390)에서 분말 입자들로서 유동화되어 유동층을 형성하게 된다. 상기 유동매체(310) 및 상기 혼합물(310b)에서의 불연성 물질들의 농도 분포는, 상기 유동매체(310)의 농도가 상기 유동층의 상부에서 높도록, 그리고 상기 불연성 물질들의 농도가 상기 유동층의 하부에서 높도록 변경된다. 따라서, 상기 혼합물(310b)은 높은 농도의 유동매체를 갖는 분리된 제1혼합물(310g) 및 높은 농도의 불연성 물질들을 갖는 분리된 제2혼합물(310f)로 분리된다.The
높은 농도의 유동매체(310)를 갖는 제1혼합물(310g)은 상기 유동매체 상승 챔버(391)를 통하여 유동층로(도시되지 않음)로 되돌아간다. 높은 농도의 불연성 물질들을 갖는 제2혼합물(310f)은 상기 라이징 챔버(392)를 통하여 상기 유동층로(도시되지 않음)의 외부로 배출된다.The
상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)의 유동층 분리 챔버(390)는 상기 라이징 챔버(392)에 연결된 통로부(390c)를 구비한다. 상기 통로부(390c)는 상기 라이징 챔버(392)에 대해 아래쪽으로 기울어진 저부면(390b)을 구비한다. 상기 통로부(390c)의 저부면(390b) 상의 유동화 가스 분산 노즐로서 공급구(330, 330a)들이 제공되어, 상기 공급구(330)가 상기 공급구(330a)보다 높은 위치에 위치하도록 한다. 산소를 함유하고 있지 않은 가스인 증기가 유동화 가스(331)로서 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 송풍된다. 상기 유동화 가스(331)는, 산소를 함유하지 않은 가스인 탄소 이산화물을 포함하여 이루어질 수도 있다.The fluidized
따라서, 상기 유동화 가스(331)가 클링커를 생성하도록 상기 유동층로(도시되지 않음)로 다시 유동하는 문제들을 방지하기 위하여, 유동화 가스(331)로서 산소를 함유하고 있지 않은 가스가 사용된다. 그러므로, 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급되는 유동화 가스(331)는, 상기 유동매체가 충분히 낮은 농도의 연소되지 않은 가연성 물질들을 가진다면 공기와 같은 산소를 함유하고 있는 가스를 포함하여 이루어질 수도 있다.Thus, in order to prevent problems that the fluidizing
상기 유동매체가 상기 유동층 분리 챔버(390) 안에 로킹되어 있는 것을 방지하기 위하여, 유동화 가스(331)로서의 증기가 증기구(330, 330a)를 통하여 송풍기(도시되지 않음)와 같은 송풍 장치에 의하여 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급되어, 상기 유동매체가 적어도 그 최소 유동화 속도를 유지하도록 한다. 상기 유동매체(310d) 및 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 불연성 물질(310c)들을 보다 효과적으로 분리시키기 위하여, 상기 유동매체가 적어도 최소 유동화 속도를 유지하 도록 상기 유동화 가스(331)를 공급하는 것이 바람직하다. 이러한 유동매체의 유동화는 상기 유동층 분리 챔버(390)의 저부면(390b)을 향해 상기 불연성 물질(310c)을 이동시키고, 상기 유동매체(310d)를 상기 유동층 분리 챔버(390)의 상부로 부드럽게 이동시킴으로써, 상기 유동매체(310d) 및 상기 불연성 물질들(310c)을 분리시키게 된다.In order to prevent the fluid medium from being locked in the fluidized
특별히, 상기 혼합물(310b)(유동매체(310d) 및 불연성 물질(310c)들의 혼합물) 내의 불연성 물질들의 농도는, 상기 불연성 물질들(310c)을 농축하기 위하여 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b) 부근에서 비교적 높아지게 된다. 또한, 상기 불연성 물질들(310c)이 상기 공급구(330, 330a)로부터 송풍되는 유동화 가스(331)와 직접 접촉하게 되기 때문에, 상기 불연성 물질들(310c)이 급속하게 냉각된다. 상기 유동화 가스(331)와 먼저 접촉하게 되는 상기 통로부(390c)의 저부면(390b) 부근에서 유동화되는 불연성 물질들(310c)은 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 여타의 불연성 물질들보다 더욱 냉각된다.In particular, the concentration of non-combustibles in the
상기 유동매체(310d)를 함유하고 있는 제1혼합물(310g)은 상기 유동층 분리 챔버(390)의 상부로 수집되어, 상기 공급구(330, 330a)들로부터 송풍되는 유동화 가스(331)의 상향류와 함께 상기 유동층 분리 챔버(390) 위쪽에 제공되는 유동매체 상승 챔버(391)를 통하여 상승한다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)는 그 상부에 유동매체 배출구(393)를 구비한다. 그 후, 유동매체(310e)를 함유하고 있는 제1혼합물(310g)은 반송구(도시되지 않음)를 통하여 유동매체 배출구(393)로부터 유동층로(도시되지 않음)로 배출된다.The
상기 유동매체 상승 챔버(391)는 상기 유동매체 배출구(393)의 상류에 위치한 둑(weir; 395)을 구비하여, 기설정된 높이 이상으로 분출된 유동매체만이 상기 유동매체 배출구(393)로부터 배출될 수 있도록 한다. 상기 둑(395)은 상기 유동매체 배출구(393)를 유동매체(310e)를 함유하고 있는 제1혼합물(310g)로 채우고, 상기 유동매체 배출구(393)와 상기 제1혼합물(310g)이 배출되는 유동층로(도시되지 않음) 사이의 압력들을 평형시키는 역할을 한다. 상기 둑(395)은 상기 유동층로(도시되지 않음)의 압력과는 독립적으로 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 압력을 제어할 때에 효과적이다.The fluid
다른 한편으로, 상기 통로부(390c)의 저부면(390b) 부근의 불연성 물질들(310c)은, 상기 불연성 물질(310c) 및 농축된 유동매체(310)를 함유하고 있는 제2혼합물(310f)로서 상기 통로부(390c)의 저부면(390b)을 따라 라이징 챔버(392) 안으로 공급된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 통로부(390c)는 상기 라이징 챔버(392)의 저부를 통하여 점진적으로 증가되는 단면적을 가진다.On the other hand, the
특별히, 불연성 물질들의 농도가 증가된 혼합물(310b)에서의 유동매체가 브릿지 트러블(bridge troubles)을 야기하더라도, 상기 혼합물(310b)은 상기 유동층 분리 챔버(390)로부터 상기 라이징 챔버(392) 안으로 원활하게 도입될 수 있다. 또한, 상기 통로부(390c)에서의 높이차 및 단면차는 상기 제2혼합물(310f)이 상기 라이징 챔버(392)로부터 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In particular, even if the fluidized medium in the
상기 라이징 챔버(392)는 상기 제2혼합물(310f)을 수직 방향 위쪽으로 이동 시키기 위한 유동매체 전달 장치로서 스크루 컨베이어(378)를 구비한다. 상기 라이징 챔버(392)가 상기 제2혼합물(310f)로 채워지는 상태로 상기 제2혼합물(310f)을 이동시키기 위하여, 상기 유동매체 전달 장치는 100% 보다 낮은 전달 효율성을 가져야만 하는 것이 바람직하다.The rising
특별히, 상기 라이징 챔버(392)가 상기 유동매체를 함유하고 있는 제2혼합물(310f)로 완전히 채워지지 않는다면, 외부 압력에 대한 밀봉 성능이 저하된다. 이 경우, 상기 공급구(330)로부터 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 공급되는 유동화 가스(331)가 상기 라이징 챔버(392) 안으로 유동될 수 있어, 상기 유동층 분리 챔버(390)에서의 분리를 방지할 수 있게 된다. 또한, 이에 따라 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력을 유지하는 것도 어렵게 된다. 따라서, 상기 유동층로(도시되지 않음) 내의 가스는 상기 유동층 분리 챔버(390) 및 상기 라이징 챔버(392)안으로 유동될 수 있고, 최종적으로는 상기 라이징 챔버(392) 밖으로 누설될 수도 있다. 그러므로, 상기 유동매체 전달 장치는 100% 보다 낮은 전달 효율성을 가져야만 하는 것이 바람직하다.In particular, if the rising
상기 라이징 챔버(392)는 상기 라이징 챔버(392)의 상부에 위치한 불연성 물질 배출구(317)를 구비한다. 상기 불연성 물질 배출구(317)의 최저 위치(317a)는 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이에 따라 임의로 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이는, 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 압력을 필요한 값으로 유지하는 데 필요한 밀봉 성능을 성취할 수 있는 유동매체의 고정층의 높이이다. 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이는 상기 유동층로의 표면( 도시되지 않음)의 높이보다 높다. 상기 불연성 물질 배출구(317)의 최저 위치(317a)의 높이는 이하 상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이로 명명한다.The rising
상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 압력의 소요 값은 상기 유동층 분리 챔버(390)의 상류에 연결된 장치에 따라 다르다. 상기 유동층로(도시되지 않음)를 구비한 유동층로 시스템 및 본 실시예에 따른 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)의 경우에, 상기 소요 값은 상기 유동층로의 저부 부근에 위치한 불연성 물질 퇴거부(도시되지 않음)의 압력보다 높다. 상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이는, 그것이 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이보다 높기만 하다면, 여하한의 값으로 설정될 수 있다.The required value of the pressure in the fluidized
상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이는 상기 유동매체의 고정층의 높이와 연계하여 상기 예시로 국한되지 아니하며, 상기 예시보다 더욱 높게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이는 상기 유동층 분리 챔버(390)의 플로어(390a) 위쪽 수직 방향으로 1 m 되는 위치(392a)보다 높게 설정될 수도 있고, 또한 상기 유동매체의 고정층의 높이보다 더 높게 설정될 수도 있다.The height of the
따라서, 상기 라이징 챔버(392)의 외부에 대한 밀봉 성능은 상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이를 조정하여 임의로 설계될 수 있다. 그러므로, 지금까지 제한되어 왔던 유동층로(도시되지 않음) 내의 유동층의 높이가 보다 유연하게 설계될 수 있다. 이에 따라, 상기 유동층로 시스템(도시되지 않음)이 보다 유연하게 크게 만들어질 수 있다.Thus, the sealing performance to the outside of the rising
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 라이징 챔버(392)는 지면에 대하여 90 °의 각도로 수직 방향으로 제공되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 전달 효율성을 유지시키기 위하여, 상기 라이징 챔버(392)는 적어도 80°, 바람직하게는 적어도 70°, 보다 바람직하게는 적어도 60°의 커지는 각도로 기울어질 수도 있다. 상기 커지는 각도가 보다 작아지면, 상기 유동매체 및 불연성 물질의 전달 효율성이 보다 높아질 수 있다. 상기 라이징 챔버(392)가 60°의 커지는 각도로 기울어지는 경우, 전달 효율성은 15 내지 20 % 의 범위 내에 있다. 만일 라이징 챔버(392)가 실질적으로 수평이 되도록 과도하게 기울어진다면, 유동매체 전달 장치로서 스크루 컨베이어(378)가 기설정된 높이에 도달하도록 그 길이가 길어져야만 한다. 따라서, 상기 라이징 챔버(392)가 과도하게 기울어지는 것은 합리적이지 못하다.As shown in FIG. 3B, the rising
다른 한편으로, 유동매체의 분리 효과들을 유지하기 위하여, 수평면에 대한 라이징 챔버(392)의 경사각은 적어도 상기 유동매체의 안식각(35°), 보다 바람직하게는 60°이상, 보다 바람직하게는 70°이상, 보다 바람직하게는 80°이상의 각도인 것이 바람직하다.On the other hand, in order to maintain the separation effects of the fluid medium, the inclination angle of the rising
상기 스크루 컨베이어(378)가 유동매체 전달 장치로서 사용되는 경우, 상기 라이징 챔버(392)의 경사각은 90°에 보다 근사하게 설정되어, 상기 유동매체(310)가 상기 스크루 컨베이어(378)의 상부에 위치한 캔틸레버 지지부(cantilever support)의 축방향 밀봉부 안으로 유동하는 것 및 상기 축방향 밀봉부에 대한 손상이 야기되는 것을 방지하게 된다.When the
상기 스크루 컨베이어(378)가 수직 방향을 따르는 스크루 샤프트를 구비하는 경우, 상기 스크루 샤프트의 상부만이 상기 라이징 챔버(392)의 최상부에 위치되 어, 상기 스크루 샤프트가 아래쪽으로 매달려있게 된다. 이러한 형태에 의하면, 축방향 밀봉부가 상기 라이징 챔버(392)의 하부에서 생략될 수 있다. 열팽창이 야기되더라도, 상기 스크루 샤프트에는 장력 응력만이 인가된다. 또한, 스크루 샤프트의 하부단은 선회 가능하기 때문에, 딱딱하고 큰 불연성 물질이 상기 라이징 챔버(392) 안으로 유동되더라도, 상기 스크루 샤프트의 하부단은 상기 딱딱하고 큰 불연성 물질에 공간을 제공하도록 선회될 수 있다.When the
상기 유동층 분리 챔버(390)는 상기 불연성 물질들과 상기 유동매체(310)의 혼합물(310b)을 수용하고, 상기 불연성 물질들과 유동매체를 서로 분리시킨다. 고농도의 불연성 물질들을 갖는 분리된 제2혼합물(310f)은 상기 라이징 챔버(392)를 통하여 상승한다. 그 후, 상기 제2혼합물(310f)은 상기 라이징 챔버(392)의 상부에 제공되는 불연성 물질 배출구(317)를 통하여 후속 슬래깅 연소로(도시되지 않음) 등으로 배출된다.The fluidized
상기 유동층 분리 챔버(390)에서의 불연성 물질들의 농도 비율은 상기 라이징 챔버(392) 내의 스크루 컨베이어(378)에 의한 전달량을 제어함으로써 간단히 조정될 수 있다. 특별히, 상기 라이징 챔버(392) 내의 스크루 컨베이어(378)의 이동(회전)량이 감소되면, 상기 유동층 분리 챔버(390)에서의 불연성 물질들의 농도 비율이 증가될 수 있다. 또한, 상기 스크루 컨베이어(378)와 상기 라이징 챔버(392)의 케이싱 사이의 틈(Clearance)이 상기 유동매체의 최대 직경(즉, 0.8 mm)의 3배 이상으로 설정되면, 상기 유동매체가 상기 불연성 물질들을 농축하도록 상기 틈을 통해 아래쪽으로 미끄러진다. 종래의 불연성 물질 퇴거 시스템에 있어서, 적절하게 선택되는 스크린을 통하여 유동매체를 통과시킴으로써 유동매체가 유동층로 안으로 보충된다. 본 발명의 불연성 물질 퇴거 시스템에 따르면, 이러한 스크린을 이용하는 공정이 상기 틈을 적절하게 설정함으로써 생략될 수 있다.The concentration ratio of the incombustibles in the fluidized
상기 유동층로에서의 유동매체(310) 내의 불연성 물질들의 비율은 일반적으로 대략 3 % 내지 대략 5 % 정도의 범위 내에 있다. 상기 불연성 물질들의 농도는 상기 순환 유동층(312)의 좋은 상태를 유지하기 위하여 상기 유동층(312)의 저부 상에 불연성 물질들을 축적시키기 위한 농도로 간주된다. 다른 한편으로, 도시 폐기물들이 가연성 폐기물(314)(가연성 고체)들로서 상기 유동층로(305) 안으로 공급되는 경우, 스크루 컨베이어(378)와 같은 기계 장치에 의해 유동매체(310)가 적절하게 퇴거될 수 있는 불연성 물질들의 농도가 대략 20 % 정도이다. 상기 유동매체(310)는 크러싱(crushing) 등을 통하여 불연성 물질들의 특성들(크기 및 형상)을 조정함으로써 대략 30 % 내지 대략 50 % 정도의 고농도로 퇴거될 수 있다.The proportion of incombustibles in the fluidized medium 310 in the fluidized bed furnace is generally in the range of about 3% to about 5%. The concentration of the incombustibles is regarded as the concentration for accumulating the incombustibles on the bottom of the
따라서, 본 실시예에서는, 불연성 물질들이 유동층 분리 챔버(390) 내에 농축되기 때문에, 상기 시스템의 외부로 배출되는, 상기 불연성 물질들과 상기 유동매체의 혼합물인 제2혼합물(310f)의 양이 종래의 시스템의 1/10 이하로 감소될 수 있다. 또한, 상기 유동층로의 외부로 퇴거되는 제2혼합물(310f)의 양이 감소되고, 상기 제2혼합물(310f)이 냉각된다. 그러므로, 유동매체용 냉각시스템을 단순화시키는 것이 가능하다. 상기 시스템의 외부로 방출되는 열량이 감소되기 때문에, 전체 유동층로 시스템에서의 열복원 효율이 개선될 수 있다.Thus, in this embodiment, since the incombustibles are concentrated in the fluidized
상술된 바와 같이, 상기 라이징 챔버(392) 내의 스크루 컨베이어(378)의 전 달(회전)량이 감소되면, 상기 유동매체 및 상기 불연성 물질들의 제2혼합물(310f)이 보다 높은 비율로 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동되는 문제가 발생할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력을 상기 라이징 챔버(392)의 압력보다 높게 설정함으로써, 상기 제2혼합물(310f)이 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동되는 것을 방지하는 것이 가능하다.As described above, when the amount of transfer (rotation) of the
상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력을 증가시키기 위하여, 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 사이드부로부터 공급되는 유동화 가스의 양이 감소되고, 상기 유동매체 상승 챔버(391) 내의 묽은 유동층의 다공성이 감소된다. 또한, 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b)으로부터 상기 공급구(330, 330a)를 통해 공급되는 유동화 가스(331)의 양이 감소되어, 상기 유동화 가스(331)의 속도가 최소 유동화 가스 속도보다 빠르지 않고, 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 유동층의 점성이 증가되어, 상기 제2혼합물(310f)이 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동하는 것을 방지할 수 있게 된다.In order to increase the pressure of the fluidized
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층로 시스템(301)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 도 4의 (a)는 유동층로 시스템(301)의 정단면도이고, 도 4의 (b)는 유동층로 시스템(301)의 측단면도이다.4 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized
상기 유동층로 시스템(301)은 그 내부에 유동매체(310)를 유지하는 유동층로(305) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)을 구비한다. 상기 유동층로(305)는 상기 유동매체(310)의 순환 유동체(306)를 형성하기 위한 순환 유동층(312)을 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 상기 순환 유동층(312)의 저부 아래쪽에 배 치된 혼합물 전달로(316), 상기 혼합물 전달로(316)의 전달단부에 제공된 유동층 분리 챔버(390), 상기 유동층 분리 챔버(390) 위쪽의 반송 통로로서 제공되는 유동매체 상승 챔버(391) 및 상기 유동층 분리 챔버(390)의 하류에 불연성 물질 배출 통로로서 제공되는 라이징 챔버(392)를 구비한다. 상기 유동층 분리 챔버(390)는 저부면(390b)을 갖는 통로부(390c)를 구비한다. 상기 통로부(390c) 및 저부면(390b)은 상기 제2실시예에서와 같은 방식으로 구성된다.The fluidized
가연성 폐기물들(도시되지 않음)은 상기 유동층로(305) 안으로 공급된다. 상기 가연성 폐기물들 내의 불연성 물질들은 상기 혼합물 전달로(316)를 통하여 상기 유동매체(310)와 함께 상기 유동층로(305)의 외부로 배출된다. 상기 혼합물 전달로(316)에서 실질적으로 수평 방향으로 스크루 컨베이어(320)가 제공되어, 상기 불연성 물질과 상기 유동매체(310)의 혼합물을 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 유입하도록 한다.Combustible wastes (not shown) are fed into the
상기 혼합물 전달로(316)에서의 스크루 컨베이어(320)는 회전 가능하게 지지된다. 상기 유동매체를 냉각하기 위한 냉각가스(340)는 상기 스크루 컨베이어(320) 아래쪽 부분들로부터 공급된다. 상기 냉각가스(340)로는 통상적으로 증기가 사용된다. 하지만, 상기 유동매체가 실질적으로 연소되지 않은 가연성 물질들을 가지지 않는 경우에는, 공기와 같은 산소를 함유하고 있는 가스가 상기 냉각가스(340)로서 사용될 수도 있다.The
상기 냉각가스(340)는 최소 유동화 속도보다 낮은 유량으로 공급되어, 상기 냉각가스(340)가 상기 순환 유동층(312) 위쪽에 위치한 고온의 유동매체(310)와 함 께 혼합되지 않도록 한다. 상기 스크루 컨베이어(320)의 분리 기능을 증대시키기 위하여, 상기 냉각가스(340)를 상기 최소 유동화 속도의 2배 내지 3배의 유량으로 공급하는 데도 효과적이다. 상기 순환 유동층(312)의 하부에 위치한 유동매체(310)를 냉각시킴으로써, 상기 스크루 컨베이어(320)가 냉각되는 것이 방지된다.The cooling
특히, 스크루 컨베이어(320)가 냉각된다면, 스크루의 표면들 위에는 역으로 수분이 액화된다. 다른 한편으로, 불연성 물질들의 농도가 높으면, 상기 불연성 물질들과 유동매체(310)의 대량의 혼합물이 퇴거되게 되며, 상기 냉각가스(340) 대신에 스크루 컨베이어(320) 아래쪽 부분들로부터 물이 공급될 수도 있다.In particular, if the
상술된 바와 같이, 상기 유동층 분리 챔버(390)는 불연성 물질들을 저부면(390b)으로부터 공급되는 유동화 가스(331)에 의하여 상기 저부면(390b) 및 유동매체(310)를 향해 상기 불연성 물질들의 상부로 이동시키고, 상기 불연성 물질들과 상기 유동매체를 서로 부드럽게 분리시킨다. 상기 유동층 분리 챔버(390)의 상부에 수집된 제1혼합물(310g)은 주요 구성요소로서 유동매체(310)를 함유한다. 상기 제1혼합물(310g)은 상기 유동화 가스(331)의 상향류에 따라 상기 유동층 분리 챔버(390) 위쪽에 제공되는 유동매체 상승 챔버(391)로 이동된다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)를 통하여 상승된 제1혼합물(310g)은 상기 유동매체 상승 챔버(391)에서 둑(395a, 395b)의 루프 시일(loop seal)들에 걸쳐 유동되고, 상기 유동층로(305)의 상부에 제공되는 반송구(393a)를 통하여 상기 유동층로(305)로 반송된다.As described above, the fluidized
상기 반송구(393a) 및 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 연결부의 최저 위치(391a)의 높이는, 상기 유동층로(305)에서의 순환 유동층(312)의 압력 변동에 의하 여 영향을 받지 않도록 조밀한 유동층의 계면(상기 순환 유동층(312)의 상부면) 위쪽에 위치된다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)는 상기 유동매체 배출구(393a) 상에 둑(395a, 395b)을 구비한다. 상기 둑(395a, 395b)은 주요 구성요소로서 유동매체를 함유하고 있는 제1혼합물(310g)로 상기 유동매체 배출구(393a)를 채우고, 상기 유동층로(305) 내의 가스가 상기 유동매체 상승 챔버(391) 안으로 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 유동층로(305)로부터의 압력차를 밀봉시키는 역할을 한다.The height of the
예를 들어, 상기 유동매체 상승 챔버(391)는, 상기 유동매체를 주로 함유하고 있는 제1혼합물(310g)의 분출을 촉진시키기 위하여, 유동화 가스(398)를 상기 유동매체 상승 챔버(391) 안으로 공급하기 위한 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽에 제공되는 분산 노즐들을 구비할 수도 있다. 상기 유동화 가스(398)는 상기 유동매체를 위쪽으로 이동시키는 역할을 한다. 상기 유동화 가스(398)는 상기 유동매체 상승 챔버(391)를 통과하는 유동화 가스의 유동화 속도를 증가 및 감소시킬 수 있어, 상기 유동매체 상승 챔버(391)를 통하여 상기 제1혼합물(310g)의 상향 운동량을 조정할 수 있게 된다.For example, the
상기 유동매체 상승 챔버(391)에서의 유동화 속도가 증가되면, 상기 유동매체 상승 챔버(391) 내의 유동매체의 농도가 저하된다. 그러므로, 상기 제1혼합물(310g)은 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 큰 압력 증가를 야기하지 않고도 상승될 수 있다.When the fluidization rate in the
상술된 바와 같이, 상기 유동매체 상승 챔버(391)는 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 상부에 유동화 가스 배출구(397)를 구비한다. 상기 유동층 분리 챔버 (390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b)으로부터 공급되는 유동화 가스(331) 및 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽으로부터 공급되는 유동화 가스(398)는 상기 유동화 가스 배출구(397)를 통하여 배출된다. 상기 유동화 가스(331, 398)들은 상기 유동층로(305) 내의 2차 연소 가스로서 사용될 수도 있다. 이 경우, 상기 유동화 가스 배출구(397) 및 상기 유동매체 반송구(393a)는 서로 일체형일 수 있고, 적어도 둑(395b)이 생략될 수 있다.As described above, the fluid
상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽으로부터 공급되는 유동화 가스(398)는 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b)으로부터 공급되는 유동화 가스(331) 또는 공기와 같은 산소를 함유하고 있는 가스와 동일한 타입의 가스를 포함하여 이루어질 수도 있다.The fluidizing
상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽으로부터 공급되는 유동화 가스(398)는, 압력 평형이 큰 범위를 넘어 손실되지 않는다면 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 아래쪽으로 유동하지 않는다. 따라서, 산소를 함유하고 있는 가스가 사용될 수 있는데, 그 이유는 상기 혼합물의 클링커 문제들을 야기하지 않기 때문이다.The fluidizing
산소를 함유하고 있는 가스는 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽으로부터 공급될 수 있기 때문에, 제1혼합물(310g)이 숯과 같은 연소되지 않은 가연성 물질들을 포함하더라도, 상기 제1혼합물(310g)이 상기 유동매체 상승 챔버(391) 내에서 연소될 수 있다. 그러므로, 상기 유동매체가 세정될 수 있고, 연소되지 않은 가연성 물질들의 손실이 감소될 수 있다고 예상할 수 있다. 또한, 유동매체는 그 온도가 제1혼합물(310g) 내의 연소되지 않은 가연성 물질들의 연소에 의해 증가될 수 있고, 상기 유동층로(305)로 직접 반송될 수 있다. 따라서, 상기 유동층로(305)의 열효율을 개선하는 것이 가능하다는 장점을 가진다.Since the gas containing oxygen can be supplied from the side wall of the
다른 한편으로, 불연성 물질들이 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b) 부근에서 농축되는 상기 유동매체와 불연성 물질들의 제2혼합물(310f)은, 상기 통로부(390c)의 저부면(390b)을 따라 상기 라이징 챔버(392) 안으로 공급된다. 상기 라이징 챔버(392)는, 상기 유동매체와 불연성 물질들의 제2혼합물(310f)을 수직 방향으로 위쪽으로 이동시키기 위하여 상기 라이징 챔버(392)에 제공되는 스크루 컨베이어(378)와 같은 유동매체 전달 장치를 구비한다. 상기 제2혼합물(310f)은 상기 라이징 챔버(392)의 상부에 제공되는 불연성 물질 배출구(317)로부터 배출된다.On the other hand, the
상기 불연성 물질 배출구(317)의 최저 위치(317a)는 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이에 따라 임의로 설정될 수 있다. 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이는, 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 압력을 상기 유동층로(305) 내의 혼합물 전달로(316)의 내부 압력보다 높게 유지하는 데 필요한 밀봉 성능을 성취할 수 있는 유동매체의 고정층의 높이이다. 통상적으로, 상기 라이징 챔버(392)의 소요 층 높이는 상기 순환 유동층(312)(조밀한 유동층)의 표면의 높이보다 높다.The
상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이는 상기 유동매체의 고정층의 높이와 연계하여 상기 예시에 국한되지 아니하며, 상기 예시보다 높게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 상기 불연성 물질매출구(317)의 높이는 상기 유동층 분리 챔버(390)의 플로어(390a) 위쪽 수직 방향으로 1 m 되는 위치(392a)보다 높게 설정될 수도 있 고, 또한 상기 유동매체의 고정층의 높이보다 더 높게 설정될 수도 있다.The height of the
따라서, 상기 라이징 챔버(392)의 외부에 대한 밀봉 성능은 상기 불연성 물질 배출구(317)의 높이를 조정함으로써 임의로 설계될 수 있다. 그러므로, 지금까지 제한되어 왔던 상기 유동층로(305)에서의 유동층의 높이가 보다 유연하게 설계될 수 있다. 이에 따라, 유동층로 시스템(301)이 보다 유연하게 크게 만들어질 수 있다.Thus, the sealing performance to the outside of the rising
상기 라이징 챔버(392)에 있어서, 유동매체 전달 장치로서 스크루 컨베이어(378)의 이동(회전)량이 감소되면, 외부적으로 배출되는 상기 제2혼합물(310f)에서의 불연성 물질들의 농도가 증가될 수 있다. 이 경우, 상기 라이징 챔버(392) 내의 제2혼합물(310f)이 보다 높은 비율로 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동되는 문제점이 발생될 수 있다.In the rising
상기 제2혼합물(310f)이 상기 유동층 분리 챔버(390)로 다시 유동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 측벽으로부터 공급되는 유동화 가스(398)의 양이 감소되고, 상기 유동매체 상승 챔버(391) 내의 묽은 유동층의 다공성이 감소되며, 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력이 증가된다. 또한, 상기 혼합물 전달로(316)에 제공되는 스크루 컨베이어(320)의 이동 속도(회전 속도)가 증가되면, 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력이 증가될 수 있다.In order to prevent the
따라서, 본 실시예에 따른 유동층로 시스템(301)에서는, 불연성 물질들의 농도가 증가한 제2혼합물(310f)이 퇴거되기 때문에, 상기 시스템의 외부로 배출되는 상기 유동매체와 불연성 물질들의 혼합물인 제2혼합물(310f)의 양이 종래 시스템의 1/10 이하로 감소될 수 있다.Therefore, in the fluidized
또한, 퇴거될 불연성 물질들과 유동매체의 제2혼합물(310f)은 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 유동화 가스(331)와 접촉하게 되어 그것에 의해 직접 냉각된다. 그러므로, 상기 시스템의 외부로 퇴거된 제2혼합물(310f)의 양이 감소될 수 있는 동시에, 상기 제2혼합물(310f)이 냉각될 수 있다. 그러므로, 상기 유동매체용 냉각 시스템을 단순화시키는 것이 가능하다. 상기 시스템의 외부로 방출되는 열량이 감소되기 때문에, 전체 유동층로 시스템(301)에서의 열복원 효율이 개선될 수 있다.In addition, the
본 실시예는 또한 다음과 같은 장점들을 가진다. 상기 불연성 물질 배출구는 종래의 시스템과는 달리 상기 유동층로 아래쪽에 제공되지 아니한다. 그러므로, 상기 유동층로(305)의 높이가 종래의 시스템에 비해 감소될 수 있다. 따라서, 상기 유동층로를 위한 피트(pit)를 지면 상에 팔 필요없이 상기 유동층로(305)를 용이하게 설치하는 것이 가능하다.This embodiment also has the following advantages. The incombustibles outlet is not provided below the fluidized bed, unlike conventional systems. Therefore, the height of the
따라서, 상기 유동층로(305)를 설치하는 데 필요한 시간과 비용을 줄이고, 설치를 위한 구조들을 단순화시키는 것이 가능하다. 폐기물 공급 시스템, 즉 상기 유동층로(305) 안으로 가연성 폐기물들(도시되지 않음)을 공급하기 위한 공급 시스템을 포함하는 상기 시스템에서의 모든 구성요소들은 상기 유동층로(305)에 의해 영향을 받게 되는데, 그 이유는 상기 구성요소들의 설치 높이들이 상기 유동층로(305)의 설치 높이에 따라 조정될 수 있기 때문이다. 따라서, 전체 설비를 구성하는 데 필요한 시간과 비용을 현저하게 줄이는 것이 가능하다.Thus, it is possible to reduce the time and cost required to install the
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 유동층로 시스템(301)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층로 시스템(301)은 유동층로(305) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)을 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은, 혼합물 전달로(316), 유동층 분리 챔버(390), 반송 통로로서 유동매체 상승 챔버(391) 및 불연성 물질 배출 통로로서 라이징 챔버(392)를 구비한다. 상기 유동층로 시스템(301)은 또한 상기 유동층로(305)의 상부 및 하부 압력들을 토대로 유동층의 높이를 측정하기 위한 제1 차동 압력 게이지(406), 상기 유동층로(305)의 하류에 배치되는 유동층 분리 챔버(390)의 압력을 측정하기 위한 압력 검출기(415), 상기 유동층로(305)의 하부 압력과 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력을 토대로 밀봉 차동 압력을 측정하기 위한 제2 차동 압력 게이지(413), 상기 유동층로(305) 아래쪽에 배치된 혼합물 전달로(316)로 냉각가스(340)를 공급하기 위한 온도 제어기(416)에 연결된 제1 제어 밸브(420), 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b)에 유동화 가스(331)를 공급하기 위한 유동층 분리 챔버(390) 내의 압력 검출기(415)에 연결된 제2 제어 밸브(418), 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 사이드부에 유동화 가스(398)를 공급하기 위한 상기 제2 차동 압력 게이지(413)에 연결된 제3 제어 밸브(412), 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 상부에 제공되는 둑(395b) 부근에 유동화 가스(398)를 공급하기 위한 제4 제어 밸브(408), 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 유동매체의 온도를 제어하기 위한 온도 제어기(416), 상기 유동층로(305)의 저부로부터 유동매체를 퇴거시키기 위하여 회전 가능하게 지지되는 스크루 컨베이어(320), 상기 스크루 컨베이어(320)를 구동시키기 위 한 구동 모터(400), 상기 온도 제어기(416) 및 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 압력 검출기(415)로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 구동 모터(400)의 회전 속도를 제어하기 위한 제1 회전 속도 제어기(419), 상기 유동층 분리 챔버(390)의 하류에 상기 라이징 챔버(392) 내의 유동매체 전달 장치로서 회전 가능하게 배치되는 스크루 컨베이어(378), 상기 스크루 컨베이어(378)를 구동시키기 위한 구동 모터(401), 및 상기 구동 모터(401)의 회전속도를 제어하기 위한 제2 회전 속도 제어기(402)를 구비한다. 이제, 상기 유동층로 시스템(301)의 동작을 도 5를 참조하여 아래에 설명할 것이다.5 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized
상기 제1 차동 압력 게이지(406)는 상기 유동층로(305)의 상부의 압력을 측정하기 위한 제1 압력 검출기(404) 및 상기 유동층로(305)의 저부의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 검출기(407)에 연결된다. 상기 제1 차동 압력 게이지(406)는, 상기 제1 및 제2 압력 검출기(404, 407)로부터 전송되는 상기 유동층로(305)의 상부 및 저부의 압력들을 토대로 상기 유동층의 높이를 측정한다.The first
상기 제2 차동 압력 게이지(413)는 상기 제3 압력 검출기(415)로부터 전송되는 상기 분리 챔버(390)의 압력 및 상기 제2 압력 검출기(407)로부터 전송되는 유동층로(305)의 저부의 압력을 토대로 밀봉 압력을 측정한다. 상기 제2 차동 압력 게이지(413)는 또한 상기 측정된 데이터를 토대로 상기 제3 제어 밸브(412)의 개폐를 제어한다.The second
상기 제3 압력 검출기(415)는, 상기 유동층로(305)의 저부로부터 퇴거되는 유동매체를 수용하고 상기 제2 제어 밸브(418)의 개폐를 제어하는 상기 유동층 분 리 챔버(390)의 압력을 측정한다.The
상기 회전 속도 제어기(419)(SIC1)는 상기 구동 모터(400)를 회전시키기 위하여 회전 속도 제어 신호를 상기 구동 모터(400)에 전송한다. 따라서, 상기 회전 속도 제어기(419)는, 수평 방향으로 연장되어 있는 회전 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어(320)의 회전을 제어한다.The rotational speed controller 419 (SIC1) transmits a rotational speed control signal to the driving
상기 온도 제어기(416)(TIC1)는, 유동매체가 스크루 컨베이어(320)의 전달단부로부터 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 도입되는 부분(411)에서 유동매체의 온도를 검출한다. 상기 온도 제어기(416)는, 상기 스크루 컨베이어(320)의 저부에 제공되는 복수의 공급구들로부터 공급되는 유동매체를 냉각시키기 위하여 냉각가스(340)의 양을 제어하도록 제1 제어 밸브로서 상기 제어 밸브(420)(CV1)에 상기 검출된 신호에 상응하는 제어 신호를 전송한다.The temperature controller 416 (TIC1) detects the temperature of the fluidized medium at the
따라서, 상기 유동매체가 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 도입되는 부분(411)에서의 유동매체의 온도는 이렇게 제어되는 냉각가스(340)에 의하여 450℃ 밑으로 유지된다. 본 실시예에 있어서, 냉각가스(340)로는 증기가 사용된다. 증기 대신에 냉각제(340)로서 물이 사용되는 경우에 유사한 제어 방법이 적용될 수 있다. 연소되지 않은 탄소의 양이 유동매체 내에 적을 때, 공기 또는 연소 배기 가스와 같은 산소를 함유하고 있는 가스가 냉각가스(340)로 사용될 수도 있다.Thus, the temperature of the fluid medium at the
상기 압력 검출기(407)(PIR2)는 순환 유동층의 내부(409)의 압력을 획득한다. 상기 압력 검출기(415)(PIR3)는, 유동매체가 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 도입되는 부분(410)의 압력을 획득한다. 상기 압력 검출기(407)에 의해 획득된 압력 및 상기 압력 검출기(415)에 의해 획득된 압력은 감산기(414) 안으로 입력되어, 상기 내부(409)와 상기 부분(410) 사이의 차동 압력을 생성하게 된다. 상기 차동 압력은 그 후에 차동 압력 게이지(413)(DPIA2) 안으로 입력된다. 상기 차동 압력 게이지(413)는 상기 제어 밸브(412)(CV3)를 제어하여, 상기 부분(410)의 압력(PIR3)이 상기 순환 유동층의 내부(저부)(409)의 압력(PIR2)보다 높게 계속해서 유지된다.The pressure detector 407 (PIR2) obtains the pressure in the
특별히, 상기 유동층로(305) 및 상기 유동층 분리 챔버(390)의 압력들은 상기 차동 압력 게이지(413)에 의하여 계속해서 모니터링된다. 상기 순환 유동층의 내부(409)와 상기 부분(410)의 압력들간의 관계는 주로 유동화 가스의 양을 감소시키기 위하여 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 사이드부로부터 공급되는 유동화 가스용 제어밸브(412)를 제어함으로써 조정된다.In particular, the pressures in the
상기 유동매체가 상기 스크루 컨베이어(320)로부터 상기 유동층 분리 챔버(390) 안으로 유입되는 상기 부분(410)의 압력(PIR3)이 관리값보다 낮아진다면, 상기 제2혼합물(310f)이 상기 라이징 챔버(392)로부터 다시 유동될 수도 있다. 그러므로, 상기 부분(410)의 압력(PIR3)이 기설정된 값보다 낮으면, 상기 제어 밸브(418)(CV2)가 조절(throttle)되어, 상기 유동층 분리 챔버(390)에서 저부면(390b)으로부터 통로부(390c) 안으로 공급될 유동화 가스(331)의 양을 제어하게 된다. 따라서, 상기 유동층 분리 챔버(390)의 유동화는, 상기 제2혼합물(310f)이 상기 라이징 챔버(392)로부터 다시 유동되는 것을 방지하기 위하여 약화된다. 대안적으로, 상기 회전 속도 제어기(419)는 상기 스크루 컨베이어(320)를 제어하여, 상기 스크 루 컨베이어(320)의 회전 속도를 증가시키게 된다. 따라서, 상기 유동매체의 이동량은, 상기 제2혼합물(310f)이 상기 라이징 챔버(392)로부터 다시 유동되는 것을 방지하기 위하여 증가된다.If the pressure PIR3 of the
상기 스크루 컨베이어(320)의 회전 속도가 증가되면, 상기 부분(410)에서의 온도(TIC1)가 기설정된 값 이상으로 증가된다. 그러므로, 상기 유동층 분리 챔버(390)에서의 통로부(390c)의 저부면(390b)으로부터 공급되는 유동화 가스(331)의 양이 먼저 감소되어 상기 혼합물의 유동화를 약화시키게 된다는 장점을 가진다.As the rotational speed of the
상기 제1 차동 압력 게이지(406)(DPIR1)는 감산기(405)를 통하여 상기 제1 압력 검출기(404)(PIR1) 및 상기 제2 압력 검출기(407)(PIR2)에 연결된다. 상기 제1 차동 압력 게이지(406)는, 상기 유동층로(5)의 프리보드의 상부(403)의 압력(PIR1)과 상기 순환 유동층의 내부(저부)(409)의 압력(PIR2) 간의 차동 압력을 검출하고, 상기 순환 유동층의 높이를 모니터링한다.The first differential pressure gauge 406 (DPIR1) is connected to the first pressure detector 404 (PIR1) and the second pressure detector 407 (PIR2) through a
상기 제4 제어 밸브(408)(CV4)가 개방되면, 유동화 가스(398)(공기)가 상기 반송구(393a)의 상류에 제공되는 루프 시일 안으로 공급되어, 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터 상기 유동층로(305) 안으로 상기 유동매체를 반송시키게 된다. 상기 루프 시일은 상기 유동매체 상승 챔버(391) 및 상기 유동층로(305)를 분할시키고, 상기 유동층 상승 챔버(391)의 상부에 제공되는 둑(395a, 395b)을 포함한다. 상기 루프 시일은 기본적으로 고정된 유량으로 상기 유동화 가스(398)로서 공기와 함께 공급된다. 예를 들어, 상기 유량은 최소 유동화 속도의 대략 2배 정도로 고정된다.When the fourth control valve 408 (CV4) is opened, fluidizing gas 398 (air) is supplied into a loop seal provided upstream of the conveying
상기 스크루 컨베이어(378)는 상기 라이징 챔버(392)의 최상부로부터 매달려져 있고 최상부에 캔틸레버링(cantilevering)된다. 상기 구동 모터(401)는 상기 스크루 컨베이어(378)에 연결된다. 상기 제2 회전 속도 제어기(402)(SIC2)는 회전 속도 제어 신호를 구동 모터(401)에 전송하여 구동 모터(401)를 회전시키게 된다. 따라서, 상기 제2 회전 속도 제어기(402)는 상기 스크루 컨베이어(378)의 회전을 제어한다. 상기 스크루 컨베이어(378)는 보통 고정된 회전 속도로 작동된다.The
본 실시예에서는, 상기 저부면(390b)이 상기 라이징 챔버(392)에 대해 아래쪽으로 기울어져 있다. 상기 통로부(390c)는 상기 라이징 챔버(392)를 향해 점진적으로 넓어지는 수직 단면을 가진다. 이러한 형태에 의하면, 상기 혼합물은 상기 라이징 챔버(392)의 하부로 원활하게 전달될 수 있다.In this embodiment, the
상기 유동화 가스(331)는, 상기 유동층 분리 챔버(390)의 상부에 묽은 유동층을 형성하기 위하여 상기 유동층 분리 챔버(390) 내의 통로부(390c)의 저부면(390b)으로부터 공급된다. 상기 유동화 가스(398)는 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 중간부로부터 공급된다. 상기 유동층로(305)와 연통되는 개구부로서 반송구(393a)가 상기 유동매체 상승 챔버(391)의 상부에 제공된다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)에서 분출되는 유동매체를 주로 함유하고 있는 제1혼합물(310g)은 상기 반송구(393a)를 통하여 상기 유동층로(305)로 반송된다.The fluidizing
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 유동층 기화 및 슬래깅 연소로 시스템(301a)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층 기화 및 슬래깅 연소로 시스템(301a)은 유동층로로서 유동층 기화로(305a) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)을 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 상기 유동층 기화로(305a) 아래쪽에 배치된 혼합물 전달로(316), 상기 혼합물 전달로(316)의 하류에 제공되는 반송 통로로서 유동매체 상승 챔버(391), 불연성 물질 배출 통로로서 라이징 챔버(392) 및 상기 유동층 기화로(305a)의 배출 덕트(322)에 대해 아래쪽에 연결되는 슬래깅 연소로(431)를 구비한다. 상기 유동층 기화로(305a), 혼합물 전달로(316), 유동매체 상승 챔버(391) 및 라이징 챔버(392)는 상기 제1실시예와 동일한 구조들을 가지고, 반복해서 설명하지는 않을 것이다. 도 6에 도시된 유동층 기화로(305a)는 도 2에 도시된 유동층로(305)에 상응한다.6 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized-bed gasification and slagging
상기 슬래깅 연소로(431)는 1차 챔버(429), 2차 챔버(428) 및 3차 챔버(430)를 구비한다. 파이프(424)를 통하여 상기 유동층 기화로(305a)의 배출 덕트(322)로부터 가스 도입구(423) 안으로 열분해된 가스가 도입된다. 상기 열분해된 가스는 상기 1차 챔버(429) 및 상기 2차 챔버(428) 내에서 완전히 연소되어 애쉬를 슬래그로 용융하도록 한다. 연소되지 않은 가연성 가스는 상기 3차 챔버(430)에서 완전히 연소된다.The slagging
상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스는 상기 유동화 가스 배출구(397)로부터 파이프(422)을 통하여 상기 슬래깅 연소로(431)의 3차 챔버(430) 안으로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스는 저농도의 산소를 가지기 때문에, 연소를 위한 산화제로서는 적합하지 않다. 만일 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스가 상기 유동층 기화로(305a) 또는 상기 슬래깅 연소로(431)의 1차 챔버(429) 혹은 2차 챔버(428)로 공급된다면, 애쉬를 슬래그로 용융하는데 필요한 온도 상승을 억제한다.Exhaust gas from the fluid
본 발명은 배기 가스가 파이프(422)를 통하여 상기 슬래깅 연소로(431)의 3차 챔버(430)로 공급되는 구성예에 국한되지는 아니한다. 예를 들어, 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스는 유동매체와의 열교환에 의하여 대략 500℃로 가열되었기 때문에, 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스는 온도 상승에 대한 악영향이 덜하다. 따라서, 상기 유동매체 상승 챔버(391)로부터의 배기 가스가 적어도 15 % 의 산소 농도를 가진다면, 파이프(421)를 통하여 상기 슬래깅 연소로(431)의 1차 챔버(429) 또는 2차 챔버(428) 안으로 공급될 수도 있다. 유동매체 내의 연소되지 않은 가연성 물질들의 양이 적으면, 유동층로 시스템이 이러한 구성예를 가질 수 있다. 어느 경우에도, 본 발명은 높은 온도를 갖는 유동매체를 퇴거시키고 상기 유동매체를 열손실에 의해 처리하는 종래의 시스템에 비해 큰 장점들을 가진다. The present invention is not limited to the configuration in which the exhaust gas is supplied to the
상기 슬래깅 연소로(431)에 있어서, 열분해된 가스는 상기 1차 챔버(429) 및 2차 챔버(428)에서 슬래그로 용융되고, 상기 슬래그는 상기 슬래깅 연소로(431)의 저부(433) 상으로 떨어진다. 상기 슬래깅 연소로의 저부(433) 상의 슬래그(434)는 상기 슬래깅 연소로의 저부(433)로부터 배출된다.In the slagging
상술된 바와 같이, 본 실시예의 상기 유동층 기화 및 슬래깅 연소로 시스템(310a)은 상기 유동매체 및 불연성 물질들의 제2혼합물(310f)을 상향 방향으로 전달하기 위하여 상기 유동층 분리 챔버(390)의 하류에 제공되는 라이징 챔버(392)를 구비한다. 따라서, 고농도의 불연성 물질을 갖는 제2혼합물(310f)은, 상기 유동층 기화로(305)의 순환 유동층(312)(조밀한 유동층)의 표면보다 높은 위치로부터 상기 시스템의 외부로 배출될 수 있다.As described above, the fluidized bed vaporization and slagging
본 실시예에서는, 상기 제2혼합물(310f)을 수직 상향 방향으로 이동시키기 위한 현수형(suspension-type) 스크루 컨베이어(378)가, 수평면에 대하여 대략 90°의 각도를 갖는 실질적인 원통형 벽을 갖는 라이징 챔버(392) 내에 제공되는 유동매체 전달 장치로서 사용되는 것이 바람직하다.In this embodiment, a suspension-
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 유동층 기화로 시스템(301b) 내의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층 기화로 시스템(301b)은 유동층 기화로(305a) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)(부분적으로 도시됨)을 구비한다. 상기 유동층 기화로(305a)는 순환 유동체(306)를 실질적으로 원통형 저장부에 형성하는 유동매체(310)를 그 내부에 유지시킨다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은, 노(爐)의 저부(furnace bottom)(311)로부터 순환 유동체(306)를 형성하는 유동매체(310)를 퇴거시키기 위한 혼합물 전달로로서 불연성 물질 퇴거 슈트(307)와, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307) 아래쪽에 제공되는 혼합물 전달로로서 수평 유동매체 퇴거로(316d), 및 상기 수평 유동매체 퇴거로(316d)에 제공되는 스크루 컨베이어(320)를 구비한다. 상기 수평 유동매체 퇴거로(316d)는 상기 스크루 컨베이어(320)의 전달 단부 부근에 형성된 혼합물 배출구(440)를 포함한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 또한 상기 혼합물 배출구(440)로부터 배출되는 유동매체와 불연성 물질들의 혼합물을 수용하기 위한 유동층 분리 챔버(도시되지 않음)와, 반송 통로로서 유동매체 상승 챔버(도시되지 않음) 및 불연성 물질 배출 통로로서 라이징 챔버(도시되지 않음)를 구비한다. 상기 유동층 기화로 시스템(301b)은, 가스가 상기 유동매체의 순환 유동체(306)를 형성하도록 공급되는 영역에 제공된 압력 센서(437)와, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 외측벽 상에 제공되는 온도 센서(435)와, 상기 유동층 기화로(305a)의 저부의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(437)에 연결된 압력 측정 장치(438)(PIR2), 및 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 외측벽의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(435)에 연결된 온도 측정 장치(436)(TIA)를 구비한다.7 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized-bed
도 7에서, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 유입구 부근의 부분(315)은 부분 압력이 높은 산소를 가진다. 이에 따라, 상기 불연성 물질들과 유동매체는 그 온도가 증가되기 쉽다. 그러므로, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307) 내의 상기 부분(315)을 유동화하기 위하여, 상기 부분(315) 부근의 측면으로부터 퍼지 가스(purge gas)로서 증기(439)가 공급되어, 클링커가 생성되는 것을 방지하게 된다. 상기 퍼지 가스(439)는 또한 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)를 냉각시켜 상기 유동매체 및 상기 불연성 물질들의 온도를 낮추게 된다.In FIG. 7, the
상기 압력 측정 장치(438)(PIR2)는 상기 유동층로(305)의 압력을 측정하고, 상기 퍼지 가스(439)의 압력을 제어하여, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 압력이 상기 유동층로(5)의 압력보다 높아지도록 한다.The pressure measuring device 438 (PIR2) measures the pressure of the
또한, 상기 온도 측정 장치(436)는 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 외측벽의 온도를 검출하고, 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 온도를 모니터링하여, 클링커 생성 온도가 질적으로 초과하지 않도록 한다. 만일 상기 온도 측정 장치 (436)에 연결된 온도센서(435)가 상기 측벽으로부터 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307) 안으로 돌출되어 있다면, 상기 유동매체 및 상기 불연성 물질들이 중력으로 인해 아래로 유동하는 것과 배출되는 것을 방지한다. 그러므로, 상기 온도 센서(435)는 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 외측벽 상에 제공되고, 상기 온도 측정 장치(436)는 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)의 외측벽의 온도를 검출한다.In addition, the
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 유동층 기화로 시스템(301b)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층 기화로 시스템(301b)은 유동층 기화로(305a) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)(도시되지 않음)을 구비한다. 상기 유동층 기화로(305a)는, 노의 저부(346) 위쪽에 위치하는 순환 유동층(312) 및 프리보드(348)를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 상기 노의 저부(346) 아래쪽에 배치된 혼합물 전달로로서 유동매체 퇴거로(316) 및 상기 유동매체 퇴거로(316)의 하부 수평부(316d)에 배치된 스크루 컨베이어(320)를 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302a)은 또한 상기 혼합물 배출구(440)로부터 배출되는 유동매체와 불연성 물질들의 혼합물을 수용하기 위한 유동층 분리 챔버(도시되지 않음)와, 반송 통로로서 유동매체 상승 챔버(도시되지 않음) 및 불연성 물질 배출 통로로서 라이징 챔버(도시되지 않음)를 구비한다. 상기 유동매체 퇴거로(316)는 상기 스크루 컨베이어(320)의 전달단부 부근의 하부 수평부(316d) 상에 제공되는 혼합물 배출구(440)를 구비한다. 상기 유동매체 퇴거로(316)는 상기 하부 수평부(316d) 및 수직 방향으로 제공되는 불연성 물질 퇴거 슈트(307)를 포함한다.8 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in the fluidized-bed
고온을 갖는 연소 공기(324)는 상기 노의 저부(346)로부터 공급된다. 상기 연소 공기(324)는 상기 순환 유동층(312)에서의 유동매체(310)의 내부 회전류를 생성한다. 상기 유동층 기화로(305a) 안으로 폐기물(314)들이 공급되어, 온도가 450℃ 내지 650℃인 상기 순환 유동층(312)과 접촉하게 된다. 따라서, 상기 폐기물(314)들이 열분해되고 기화되어 가연성 가스를 생성하게 된다. 상기 가연성 가스는, 상기 프리보드(348)의 상부에 제공되는 배출 덕트(322)로부터 상기 유동층 기화로(305a)의 외부로 배기 가스로서 배출된다.
상기 유동매체 퇴거로(316)는 상기 노의 저부(346)로부터 유동매체(310)를 퇴거시키고 스크루 컨베이어(320)에 의하여 수평 방향으로 도 8의 우측을 향해 상기 유동매체(310)를 전달하는 역할을 한다. 상기 전달된 유동매체(310)는 상기 혼합물 배출구(440)로부터 배출되어 상기 유동층 분리 챔버(도시되지 않음)로 전달된다.The fluid
유동매체 퇴거로(316)의 최저부(364)와 증기와 같은 퍼지 가스를 공급하기 위한 상기 노의 저부(346) 사이에는 퍼지 가스 공급구(330)들이 제공된다. 예를 들어, 상기 순환 유동층(312)의 내부압력 P0이 15 kPa로 설정되는 경우에는, 퍼지 가스가 상기 퍼지 가스 공급구(330)들로부터 공급되어, 상기 퍼지 가스 공급구(330)들 부근의 압력 P1이 상기 압력 P0 보다 높은 대략 17 kPa 정도가 되도록 한다.A purge
상기 유동매체 퇴거로(316)의 유출구 부근의 압력 P2은, 유동매체 상승 챔버(도시되지 않음) 및 라이징 챔버(도시되지 않음)의 밀봉 성능에 의하여, 대기압보다 약간 높은 수 킬로파스칼이 되도록 유지될 수 있다. 상기 유동매체 퇴거로(316)의 유출구 부근의 압력 P2은, 퍼지 가스 공급구(330)들 부근의 압력 P1이 대략 17 kPa이 되도록 유지될 수 있는 한 대기압일 수도 있다.The pressure P2 near the outlet of the fluid
상기 압력 조건들 하에, 상기 퍼지 가스 공급구(330)들로부터 유동매체 퇴거로(316) 안으로 퍼지 가스가 공급되어, 상기 순환 유동층(312)의 저부(346)의 부근 및 상기 유동매체 퇴거로(316)로부터 유동매체 내에 함유된 연소되지 않은 가스와 연소가스(324)를 퍼징하게 된다.Under the pressure conditions, purge gas is supplied from the purge
이 경우, 상기 순환 유동층(312)의 내부 압력 P0, 상기 유동매체 퇴거로(316)의 내부 압력 P1 및 상기 유동매체 퇴거로(316)의 배출구 부근의 내부 압력 P2 간에는 다음과 같은 관계가 유지되어야만 한다.In this case, the following relationship must be maintained between the internal pressure P0 of the circulating
P0 < P1 > P2P0 <P1> P2
본 실시예에 있어서, 상기 퍼지 가스가 상기 퍼지 가스 공급구(330)들로부터 공급되면, 상기 유동매체 퇴거로(316)의 유출구는 상기 관계(P0 < P1 > P2)를 유지하기 위하여 유동매체 상승 챔버(도시되지 않음) 및 라이징 챔버(도시되지 않음)에 의하여 밀봉될 수도 있다.In the present embodiment, when the purge gas is supplied from the purge
본 실시예에서는, 상기 유동매체 퇴거로(316)에 제공되는 컨베이어(320)로서 벨트 컨베이어 또는 체인 컨베이어가 사용될 수도 있다. 또한, 유동매체(310)로서 실리카 샌드가 사용될 수도 있다.In this embodiment, a belt conveyor or a chain conveyor may be used as the
상기 퍼지 가스로는 질소 가스 또는 이산화탄소와 같은 불활성 가스가 사용될 수도 있다. 이러한 질소 가스 또는 이산화탄소는, 퍼지 가스가 유동매체 퇴거로(316) 안에서 냉각되더라도 수분을 생성하지 않는다. 따라서, 이러한 질소 가스 또는 이산화탄소는 건식 환경을 유지할 수 있고, 그것이 유동매체 퇴거로(316)의 외 부로 방출되더라도 연기(증기)를 생성하지 아니한다.As the purge gas, an inert gas such as nitrogen gas or carbon dioxide may be used. Such nitrogen gas or carbon dioxide does not generate moisture even if the purge gas is cooled in the fluidized-
상기 유동매체와 불연성 물질들의 혼합물이 냉각되기 때문에, 불연성 물질 배출 통로로서 상기 유동매체 상승 챔버(도시되지 않음) 및 라이징 챔버(도시되지 않음)는 그 디자인에 있어 마진(margin)들을 가질 수 있어, 밀봉 성능이 효과적으로 유지될 수 있게 된다.Since the mixture of fluid and non-combustible materials is cooled, the fluid rise chamber (not shown) and rising chamber (not shown) as non-combustible discharge passages can have margins in their design, Sealing performance can be effectively maintained.
그러므로, 상기 혼합물의 재료 밀봉 효과들을 보장하기 위하여 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)를 반드시 신장시킬 필요는 없다. 상기 불연성 물질 퇴거 슈트(307)가 지면 상에 설치되더라도, 상기 유동층 기화로(305a)는 종래의 시스템에 비해 그 높이가 감소될 수 있다. 따라서, 상기 유동층로 시스템의 설치를 위한 비용을 줄이는 것이 가능하다.Therefore, it is not necessary to extend the
도 9는 본 발명의 제8실시예에 따른 유동층로 시스템(301)에서의 불연성 물질 퇴거 시스템을 도시한 개략도이다. 상기 유동층로 시스템(301)은 유동층로(350) 및 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)을 구비한다. 상기 유동층로(350)는 프리보드(348) 및 상기 유동층로(350)의 저부(346) 위쪽에 형성되는 순환 유동층(342)을 구비한다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)은 상기 노의 저부(346) 아래쪽에 배치된 혼합물 전달로로서 유동매체 퇴거로(316)와, 불연성 물질 배출 통로로서 수직로(376) 및 상기 수직로(376)의 상부에 연결되는 불연성 물질 배출 통로로서 수평로(376a)를 구비한다. 상기 수직로(376)는 수직 방향에 대하여 30°로 기울어진 라이징부(344)와, 상기 수직로(376)로부터 유동매체(310) 및 불연성 물질(360)들을 배출시키기 위한 배출 덕트(352) 및 불연성 물질 배출구(358)를 구비한다. 상기 라 이징부(344)에는 상기 유동매체(310)와 상기 불연성 물질(360)들의 혼합물이 채워진다. 상기 유동매체(310) 및 상기 불연성 물질(360)들은 상기 불연성 물질 배출구(358)를 통하여 상기 수직로(376)로부터 배출되어, 상기 수평로(376a) 안으로 도입된 다음, 상기 시스템의 외부로 배출된다.9 is a schematic diagram illustrating a non-combustible material eviction system in a fluidized
상기 순환 유동층(312)에 있어서는, 고온의 연소 공기(324)가 상기 노의 저부(346)로부터 확산판(362)을 통하여 공급되어, 상기 유동매체의 내부 회전류(342)를 생성하게 된다. 상기 유동층로(350) 및 상기 유동매체 퇴거로(316)는 상기 제7실시예에서와 동일한 구성예들을 가질 수 있으며, 중복해서 설명하지는 않을 것이다.In the circulating
상기 불연성 물질 배출구(358)는 상기 수직로(376)에서의 라이징부(344)의 단부에 제공된다. 상기 혼합물은 상기 불연성 물질 배출구(358)를 통하여 상기 수직로(376)로부터 수평 방향으로 배출된다. 상기 불연성 물질 배출구(358)의 최저 위치(358a)는 상기 순환 유동층(312)의 표면(366)의 최상 또는 평균 높이보다 높은 위치에 위치되어, 상기 유동매체(310)가 그 중력으로 인하여 상기 수직로(376)의 불연성 물질 배출구(358)까지 상기 라이징부(344) 내에서 채워지거나 축적되도록 한다.The
상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)은 또한 상기 수직로(376) 내의 유동매체 전달 장치로서 배치되는 스크루 컨베이어(378)를 구비한다. 상기 스크루 컨베이어(378)는 수직 샤프트를 구비한다. 상기 수직로(376)의 저부로 전달되는 유동매체(310)는 상기 회전하는 스크루 컨베이어(378) 안에 포함되어 상기 스크루 컨베이어 (378)에 의하여 상기 수직로(376)의 상부로 전달된다.The
상기 수직로(376) 내의 유동매체(310)는 상기 수직로(376)의 라이징부(344) 내에 채워지거나 축적된다. 상기 채워진 유동매체(310)는, 퍼지 가스(341)가 공급되는 퍼지 가스 공급구(330)들 부근의 압력 P1이 낮아지는 것을 방지하도록 밀봉 성능을 유지할 수 있다.The
밀봉 장치로서 이중 댐퍼 또는 로크호퍼(lock hopper) 대신에, 상기 수직로(376)의 라이징부(344) 안에 유동매체(310)가 채워진다. 따라서, 밀봉 효과들이 개선될 수 있다. 이와 동시에, 유동매체 퇴거로(316) 아래쪽에 이중 댐퍼를 수용하기 위한 피트를 반드시 팔 필요가 없으므로, 상기 유동층로 시스템(301)의 높이가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 유동층로 시스템(301)을 설치하는데 필요한 시간과 비용을 줄이는 것이 가능하다.Instead of a double damper or lock hopper as a sealing device, the
상기 퍼지 가스(341)는 상기 순환 유동층(312) 내에 함유된 연소되지 않은 가스가 상기 유동매체 퇴거로(316)의 도입부 또는 수직로(376) 안으로 도입되는 것을 방지할 수 있다. 퍼지 가스의 누설을 방지하기 위하여 특별한 밀봉 장치를 반드시 제공하여야만 하는 것은 아니다. 그러므로, 이러한 밀봉 장치를 수용하기 위한 피트를 파는 공정을 단순화시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 상기 유동층로(350)는 종래의 시스템에 비해 보다 낮은 위치에 설치될 수 있고, 상기 유동층로(350)를 구성하기 위한 비용을 줄일 수 있다.The
상기 수직로(376)로부터 배출되는 유동매체(310)는 그 후에 상기 수평로(376a)를 통하여 상기 불연성 물질 배출구(358)의 외부로 배출된다. 상기 배출된 유동매체(310) 및 상기 불연성 물질(360)들은 불연성 물질들을 처리하기 위하여 유동층로(350)의 외부에 제공되는 슬래깅 연소로(도시되지 않음) 등에서 분리 공정을 겪게 된다. 그 후, 상기 유동매체(310) 및 상기 불연성 물질(360)들이 각각 복원된다.The
다른 한편으로, 상기 퍼지 가스(341)는 배출 덕트(352)로부터 배출되어 공급로(354)를 통하여 배기 보일러(356)로 공급된다. 따라서, 상기 퍼지 가스(341)는 열원으로서 재사용될 수 있다. 또한, 상기 배출 덕트(352)로부터 배출되는 증기의 일부가 상기 프리보드(348)로 공급되어, 상기 프리보드(348)에서 가연성 가스와 수성-가스 반응이 발생하게 된다. 상기 수성-가스 반응에서의 흡열 반응은 상기 프리보드(348)의 온도를 적절한 값으로 낮출 수 있다.On the other hand, the
따라서, 본 실시예에서는, 상기 수직로(376)에 제공되는 유동매체 전달 장치가 수평면에 대하여 적어도 60°의 내각을 갖는 경사진 방향으로 상기 혼합물을 전달하기 위한 스크루 컨베이어(378)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.Thus, in this embodiment, the fluid medium delivery device provided in the
도 10은 본 발명의 제9실시예에 따른 기화 시스템에서의 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)을 도시한 개략도이다. 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)은, 실질적으로 수평 방향으로 유동매체(310)를 전달하기 위한 수평부(372a)를 포함하는 혼합물 전달로(372)와, 상기 혼합물 전달로(372)의 수평부(372a) 내에서 수평 방향으로 회전 가능하게 지지되는 스크루 컨베이어(377)와, 상기 혼합물 전달로(372)의 수평부(372a)의 전달단부에 제공되는 경사로(374)와, 상기 경사로(374)의 하단으로부터 수직 방향으로 연장되는 불연성 물질 배출 통로로서 수직로(376)와, 유동매체 전달 장치로서 회전 가능하게 지지되는 스크루 컨베이어(378) 및 상기 수직로(376)의 최상부로부터 유동매체(310)와 불연성 물질(360)들을 배출하기 위한 불연성 물질 배출구(358)를 구비한다. 상기 스크루 컨베이어(378)는 상기 수직로(376)의 최상부로부터 매달리게 되어 상기 최상부에서 캔틸레버링된다.10 is a schematic diagram showing a non-combustible
상기 혼합물 전달로(372)의 수평부(372a)는, 상기 스크루 컨베이어(377)의 수평 샤프트의 회전에 의하여 수평 방향으로 도 10의 우측을 향해 상기 유동매체(310)를 전달하는 역할을 한다. 상기 혼합물 전달로(372)는, 상기 혼합물 전달로(372)의 우측단부에 제공되는 경사로(374)의 상부에 상기 유동매체(310)를 전달하는 역할을 한다. 상기 유동매체(310)는 그 중력으로 인하여 상기 경사로(374)를 통하여 상기 수직로(376)의 저부로 유동한다.The
상기 수직로(376)는, 상기 수직로(376)의 상부로 상기 유동매체(310)를 위쪽으로 전달하기 위하여, 상기 스크루 컨베이어(378)의 회전에 의하여 상기 수직로(376)의 내측벽과 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 스크루 베인 사이의 상기 수직로(376)의 저부 상에 축적되는 유동매체(310)를 수반하는 역할을 한다. 상기 수직 스크루 컨베이어(378)에 의하여 상기 수직로(376)의 최상부를 향해 전달되는 유동매체(310)는 그 후에 상기 불연성 물질(360)들과 함께 그 중력으로 인하여 상기 불연성 물질 배출구(358)로부터 상기 수직로(376)의 외부로 배출된다. 상기 배출되는 불연성 물질(360)들은 복원되어 상기 유동층로(350)의 외부에서 효과적으로 활용될 수 있다(도 9 참조).The
예를 들어, 복원된 불연성 물질(360)은 아스팔트와 함께 도로 포장재용 샌드 로서 사용될 수 있다. 재활용 가능한 실리카 샌드는 상기 유동층로로 반송된다. 상기 복원된 불연성 물질(360)들은 실질적으로 연소되지 않은 가스를 포함하지 않기 때문에, 대기로 방출되는 연소되지 않은 가스가 없다.For example, the restored
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 불연성 물질 배출구(358)의 최저 위치(358a)는 불연성 물질 배출 통로로서 상기 혼합물 전달로(372)의 수평부(372a)의 높이와 실질적으로 같은 높이에 위치한다. 만일 상기 유동매체(310)가 상기 퍼지 가스(341)를 밀봉하기 위하여 상기 라이징부(344) 안으로 채워질 수 있다면(도 9 참조), 상기 불연성 물질 배출구(358)의 최저 위치는 도 10에 도시된 위치(358a)에 위치할 수도 있다. 상기 유동매체(310)가 상기 퍼지 가스(341)를 밀봉하기 위하여 상기 라이징부(344) 안으로 채워질 수 있는 한, 상기 불연성 물질 배출구(358)의 최저 위치는, 상기 순환 유동층(312)의 표면(366)의 높이보다 높은 도 9에 도시된 위치(358a)에 위치될 수도 있다.As shown in FIG. 10, the
상기 수직로(376)는 상기 수직로(376)의 상부에 거친 내측면(382)을 가진다. 상기 거친 내측면(382)은 하부 내측면의 거칠기보다 높은 거칠기를 가진다. 상기 수직 스크루 컨베이어(378)는 상기 거친 내측면(382)을 향하고 있는 범위 내에 작은 수평 단면을 가지도록 하기 위하여 설계된 스크루 베인을 구비하여, 상기 스크루 베인과 상기 거친 내측면(382) 사이에 큰 틈을 가지도록 한다. 예를 들어, 상기 스크루 베인과 상기 거친 내측면(382) 사이의 틈은 상기 유동매체의 최대 입자 직경의 3배 이상으로 설정될 수 있다. 이러한 구성예에 의하면, 상기 유동매체(310)와 상기 불연성 물질(360)들이 그 중력으로 인하여 상기 수직로(376)에서 아래쪽으 로 유동하기 쉬워, 밀봉 효과들이 증대될 수 있다.The
다른 한편으로, 상기 수직로(376)는 상기 수직로(376)의 하부에 스무스 라이너(smooth liner; 380)를 구비한다. 상기 라이너(380)는 상부 내측면보다 낮은 거칠기를 가진다. 상기 수직 스크루 컨베이어(378)는 상기 라이너(380)를 향하고 있는 범위 내에서 큰 수평 단면을 가지도록 하기 위하여 설계된 스크루 베인을 구비하여, 상기 스크루 베인과 상기 라이너(380) 사이에 작은 틈을 가지도록 한다. 예를 들어, 상기 스크루 베인과 상기 라이너(380) 사이의 틈은 상기 유동매체의 최대 입자 직경의 3배보다 작도록 설정되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
상기 수직로(376)에서의 라이징부(344)의 상부 및 하부 내측면들은 연속 방식으로 형성된다. 상기 라이징부(344)의 상부 내측면은, 상기 상부 내측면과 상기 스크루 베인 사이에 큰 틈(예컨대, 유동매체의 최대 입자 직경의 3배 이상)을 가지도록 하기 위하여 설계된다. 상기 라이징부(344)의 하부 내측면은 상기 하부 내측면과 상기 스크루 베인 사이에 작은 틈(예컨대, 유동매체의 최대 입자 직경의 3배 미만)을 가지도록 하기 위하여 설계된다.The upper and lower inner surfaces of the rising
다음으로, 상기 수직로(376)의 동작을 아래에 설명하기로 한다. 상기 수직로(376)의 상부와 상기 거친 내측면(382)을 향하는 스크루 베인 사이의 틈이 크기 때문에, 상기 유동매체(310)의 전달 효율성은 낮게 된다. 하지만 다른 한편으로, 상기 수직로(376)의 하부와 상기 라이너(380)를 향하는 스크루 베인 사이의 틈이 작기 때문에, 상기 유동매체(310)의 전달 효율성은 높게 된다.Next, the operation of the
상기 수직로(376)에서의 전달 효율성의 차이로 인하여, 상기 수직로(376)의 하부에서의 유동매체(310)가 상기 수직로(376)의 상부에서의 유동매체(310)를 푸시하도록 하여, 유동매체(310)가 상기 수직로(376)의 하부로 새롭게 공급되는 경우, 상기 수직로(376)의 상부에서의 유동매체(310)를 상기 불연성 물질 배출구(358)로 배출하도록 한다.Due to the difference in the transfer efficiency in the
유동매체(310)가 상기 수직로(376)의 하부로 새롭게 공급되지 않는 경우, 상기 유동매체(310)는 상기 불연성 물질 배출구(358)를 향해 푸시될 수 없다. 하지만, 상기 유동매체(310)는 상기 수직로(376)의 상부로부터 하부로 연속해서 연장되어 있는 상기 라이징부(344) 내에 축적되거나 채워지기 때문에, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 라이징부(344) 아래쪽에는 에어갭(air gap)(384)이 형성된다. 상기 d에어갭(384)은, 상기 유동매체(310)가 상기 경사로(374)로부터 충분히 공급되지 않는 경우, 상기 수직로(376)의 저부에 형성되는 퍼지 가스로 채워질 공간으로서의 역할을 한다.When the
상기 혼합물 전달로(372)와 상기 수직로(376)를 상호 연결하는 부분에 에어갭을 바람직하게 형성하기 위하여 유동매체 저장 챔버(도시되지 않음)가 제공될 수도 있다. 상기 유동매체 저장 챔버는 소정의 용적을 갖는 탱크를 포함하여 이루어질 수도 있다.A fluid storage chamber (not shown) may be provided to preferably form an air gap in the portion that interconnects the
상기 유동매체(310)는 상기 수직로(376)의 라이징부(344) 내에 축적되거나 채워지기 때문에, 상기 혼합물 전달로(372)로부터 도입되는 퍼지 가스는 상기 에어갭(384) 내에 퍼지 가스를 유지하도록 밀봉될 수 있다. 그러므로, 상기 수직 스크루 컨베이어(378)가 넓은 범위 이내의 회전 속도로 회전되더라도, 충분한 양의 유 동매체(310)가 상기 라이징부(344) 내에 축적되거나 채워질 수 있다.Since the
상기 에어갭(384) 내의 퍼지 가스가 상기 경사로(374)로부터 공급되는 유동매체(310) 내에 포함되고, 상기 수직로(376)의 상부에 대해 위쪽으로 이동되는 경우, 상기 퍼지 가스를 배출하기 위하여 상기 수직로(376)의 상부에 배출 덕트(도 9 참조)가 제공될 수도 있다.In order to discharge the purge gas when the purge gas in the
상기 수직로(376)의 하부 내측면에 배치되는 라이너(380)가 낮은 거칠기를 갖고, 상기 스크루 베인과 상기 라이너(380) 사이의 틈이 작게 설정되면, 수직 스크루 컨베이어(378)가 상기 수직로(376)의 상부로부터 매달아지되도록 현수형 수직 컨베이어가 사용될 수도 있다.When the
이 경우, 상기 수직로(376)의 최상부에는 구동 모터(도시되지 않음)가 제공될 수도 있고, 상부 베어링에 의해 수직 샤프트의 상단에는 수직 스크루 컨베이어(378)가 회전 가능하게 지지될 수도 있다. 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 하단은 상기 수직로(376)의 내측면에 의하여 회전 가능하게 지지될 수도 있다. 상기 수직 스크루 컨베이어(378)는 상기 구동 모터에 의해 회전될 수 있다.In this case, a drive motor (not shown) may be provided at the top of the
상기 수직 스크루 컨베이어(378)는, 상기 수직로(376)의 저부에 위치하는 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 하단을 회전 가능하게 지지하기 위하여 하부 베어링을 제거할 수 있다. 하지만, 신뢰성을 증대시키기 위하여, 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 회전에 의해 야기되는 수직 스크루 컨베이어(378)의 횡방향 진동을 줄이는 데 하부 베어링이 사용될 수도 있다.The
따라서, 상기 수직로(376)의 유지 보수의 간격들이 상기 불연성 물질 퇴거 시스템(302b)의 조작비(operating ratio)를 개선하도록 보다 길어지게 된다. 본 실시예에서는, 평활면 및 내마모성을 갖는 라이너(380)가 하부 베어링 대신에 제공되기 때문에, 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 횡방향 진동을 효과적으로 감소시키는 것이 가능하다.Thus, the intervals of maintenance of the
또한, 에어갭(384)이 생성되는 주기들은 상기 혼합물 전달로(372)와 상기 수직로(376) 사이의 유동매체(310)의 전달 능력을 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 상기 수평 스크루 컨베이어와 상기 수직 스크루 컨베이어가 상기 유동매체를 전달하는 동일한 능력을 가지는 경우, 상기 수평 스크루 컨베이어(377)의 회전 속도는 상기 수직 컨베이어(378)의 회전 속도보다 낮게 설정된다. 이에 따라, 상기 수평 스크루 컨베이어(377)의 전달 능력은 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 전달 능력보다 낮을 수 있다. 이 경우, 상기 수직로(376)와 상기 경사로(374)를 상호 연결하는 부분에 에어갭(384)이 존재하는 주기가 길어지고, 상기 퍼지 가스의 밀봉 효과들이 증대될 수 있다.In addition, the periods in which the
상기 예시에 있어서, 상기 수평 및 수직 스크루 컨베이어(377, 378)들의 회전 속도들이 조정된다. 하지만, 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 전달 능력보다 낮아지도록 하기 위하여 상기 수평 스크루 컨베이어(377)의 전달 능력을 설정하기 위해서는, 상기 수평 스크루 컨베이어(377)의 스크루 피치(screw pitch)들이 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 스크루 피치들보다 넓도록 설정될 수도 있고, 또는 상기 수평 스크루 컨베이어(377)의 스크루 직경이 상기 수직 스크루 컨베이어(378)의 스크루 직경보다 작도록 설정될 수도 있다. 이러한 구성예들에 의하면, 상기 에 어갭(384)은 상기 퍼지 가스의 누설을 방지하고 상기 혼합물 전달로(372)에서의 퍼지 가스의 압력을 유지하기 위하여 불연성 물질퇴거로에서의 버퍼(buffer)로서의 역할을 할 수 있다.In this example, the rotational speeds of the horizontal and
수평 스크루 컨베이어에 있어서, 스크루 샤프트에 대해 수직인 기설정된 방향으로 작용하는 힘으로서 전달될 대상물 상에 중력이 작용한다. 하지만, 수평면에 대하여 적어도 60의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어에 있어서는, 스크루 샤프트에 대해 수직인 기설정된 방향으로 작은 힘들이 작용한다. 상기 스크루 샤프트에 수직인 기설정된 방향으로 작용하는 힘들은, 상기 대상물이 상기 스크루 샤프트와 함께 회전되는 것을 방지하는 역할을 함으로써, 안정된 전달을 위해 중요하다. 이에 따라, 수평면에 대하여 적어도 60의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어에서의 전달 효율성을 유지하기 위해서는, 중력 없이 상기 스크루 샤프트와 함께 상기 대상물이 회전되는 것을 방지할 필요가 있다.In a horizontal screw conveyor, gravity acts on the object to be transmitted as a force acting in a predetermined direction perpendicular to the screw shaft. However, in a screw conveyor having a screw shaft inclined at an enlarged angle of at least 60 with respect to the horizontal plane, small forces act in a predetermined direction perpendicular to the screw shaft. Forces acting in a predetermined direction perpendicular to the screw shaft are important for stable delivery by acting to prevent the object from rotating with the screw shaft. Thus, in order to maintain the transfer efficiency in a screw conveyor with a screw shaft inclined at an angle of at least 60 with respect to the horizontal plane, it is necessary to prevent the object from rotating with the screw shaft without gravity.
상기 회전하는 스크루에 대한 원주 방향으로 상기 대상물이 회전되는 것을 방지하기 위하여, 상기 대상물과 고정식 스크루 케이싱의 내측면 사이에 마찰력들을 채택하는 것이 가능하다. 마찰력들은 전달 방향, 즉 스크루 샤프트의 축 방향이 아니라 원주 방향으로 작용하는 것이 바람직하다. 특별히, 상기 스크루 케이싱의 내측면 상에는 상기 스크루 샤프트에 평행으로 연속해서 연장되어 있는 불규칙성들이 제공되는 것이 바람직하다.In order to prevent the object from rotating in the circumferential direction with respect to the rotating screw, it is possible to adopt friction forces between the object and the inner surface of the stationary screw casing. The friction forces preferably act in the circumferential direction, not in the direction of transmission, ie the axial direction of the screw shaft. In particular, it is preferable that irregularities are provided on the inner side of the screw casing which extends continuously in parallel with the screw shaft.
도 11은 본 발명에 따른 스크루 컨베이어(450)를 도시한 단면도이다. 도 11 은 상기 스크루 컨베이어(450)의 스크루 샤프트(451)에 수직인 단면을 보여준다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 스크루 컨베이어(450)는 상기 스크루 샤프트(451)에 평행하게 연장되어 있는 6개의 돌출부(452)들을 구비한다. 상기 돌출부(452)들은 상기 스크루 케이싱(453)의 내측면으로부터 반경 방향 안쪽으로 돌출된다. 도 11에서, 상기 돌출부(452)들은 용접에 의하여 상기 스크루 케이싱(453)의 내측면에 부착되는 C-채널들을 포함하여 이루어진다. 상기 C-채널들 대신에, 상기 돌출부(452)들로서 L-형상 스틸들 또는 평평한 바(bar)들이 사용될 수도 있다. 이러한 구성예에 의하면, 회전하는 스크루 베인(454)과 함께 원주 방향으로 상기 대상물이 회전되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 안정된 전달이 성취될 수 있다.11 is a cross-sectional view of a
하지만, 전달될 불연성 물질들의 특성들(크기 및 형상)에 따라, 도 11에 도시된 구성예에 의하면, 상기 불연성 물질들은 상기 스크루 베인(454)의 선단부들 또는 상기 돌출부(452)들과 맞물릴 수도 있다. 상기 불연성 물질들의 맞물림을 방지하기 위하여, 상기 스크루 베인(454)의 선단부들과 상기 돌출부(452)들 사이의 틈을 적절하게 선택하는 것이 필요하다. 도시 고체 폐기물들의 경우, 상기 돌출부(452)들과 상기 스크루 베인(454)의 선단부들 사이의 틈은 적어도 20 mm 가 되어야하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 20 mm 내지 75 mm 의 범위 내에 있을 수도 있다.However, depending on the characteristics (size and shape) of the non-combustible materials to be transferred, according to the configuration shown in FIG. 11, the non-combustible materials may engage the leading ends or the
또한, 상기 스크루 케이싱(453)의 내측면과 상기 스크루 베인(454)의 선단부들 사이의 틈이 상기 스크루 샤프트(451)에 평행하게 연장되는 돌출부(452)들 없이 작은 값이 되도록 적절하게 설계되는 경우, 동일한 효과들이 성취될 수 있다. 특 히, 상기 불연성 물질들의 크기들이 상기 돌출부(452)들의 단면적보다 작은 경우, 상기 불연성 물질들은 상기 인접한 돌출부(452)들 사이의 공간들 내에 축적된다. 그 결과, 상기 인접한 돌출부(452)들 사이의 공간들이 실질적으로 없게 된다. 이러한 경우, 상기 스크루 케이싱(453)의 내측면과 상기 스크루 베인(454)의 선단부들 사이의 틈은 간단히 상기 돌출부(452)들 없이 적절한 작은 값으로 조정될 수 있다.In addition, the gap between the inner surface of the
상기 스크루 케이싱(453)의 내측면과 상기 스크루 베인(454)의 선단부들 사이의 적절한 틈은 전달될 불연성 물질들의 특성들(크기 및 형상)에 좌우되지만, 도시 고체 폐기물들의 경우에는 75 mm 이하, 보다 바람직하게는 50 mm 이하, 보다 바람직하게는 25 mm 이하가 되어야만 하는 것이 바람직하다. 상기 틈이 보다 작게 설정되는 경우에는, 불연성 물질들이 상기 스크루 베인(454)과 상기 스크루 케이싱(453) 사이에서 보다 맞물리기 쉽다. 이에 따라, 상기 틈은 과도하게 감소되어서는 아니된다. 도시 고체 폐기물들의 경우에는, 상기 틈이 5 mm 이상, 보다 바람직하게는 10 mm 이상, 보다 바람직하게는 15 mm 이상이 되어야만 하는 것이 바람직하다.The appropriate gap between the inner side of the
수평면에 대하여 적어도 60°의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어는 원래 상기 스크루 컨베이어에서 전달될 대상물을 채우도록, 그리고 가스가 노 외부로 누설되는 것을 방지하도록 고안되었다. 본 발명자들은 다음과 같이 경사진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어들의 성능을 확인하였다. 상기 수평면에 대한 경사각이 커질수록, 대상물을 전달하는 스크루 베인의 후방면 상에 공간들이 생성될 가능성이 보다 높다. 따라서, 이러한 공간들을 통해 가스가 누설되는 경향이 있다. 이에 따라, 가스 밀봉 성능을 유지하기 위해서는, 상기 스크루 베인의 후방면 상에 생성되는 공간들(가스 통로들)을 차단할 필요가 있다.Screw conveyors with screw shafts inclined at an enlarging angle of at least 60 ° with respect to the horizontal plane were originally designed to fill objects to be delivered in the screw conveyor and to prevent gas from leaking out of the furnace. The inventors have confirmed the performance of screw conveyors with an inclined screw shaft as follows. The greater the angle of inclination with respect to the horizontal plane, the more likely spaces are created on the rear face of the screw vane carrying the object. Therefore, gas tends to leak through these spaces. Accordingly, in order to maintain the gas sealing performance, it is necessary to block the spaces (gas passages) generated on the rear surface of the screw vane.
상기 스크루 베인의 후방면 상에 생성되는 공간들을 차단하기 위하여, 베인들을 강화시키는데 종종 사용되는 리어 베인(rear vane)이 사용될 수 있다. 특별히, 용접에 의하여 상기 스크루 베인의 후방면 상에 연속해서 보강 부재가 대각선으로 제공될 수도 있다. 대안적으로는, 상기 스크루 베인에 실질적으로 수직이면서 상기 스크루 샤프트에 실질적으로 수직인 스크루 베인의 후방면 상에 리브(rib)들이 제공될 수도 있다.In order to block the spaces created on the rear face of the screw vane, a rear vane which is often used to reinforce the vanes can be used. In particular, a reinforcing member may be provided diagonally on the rear face of the screw vane by welding. Alternatively, ribs may be provided on the rear face of the screw vane that is substantially perpendicular to the screw vane and substantially perpendicular to the screw shaft.
리어 베인에 비해, 리브들은 상기 스크루 베인의 후방면 상에 형성되는 가스통로들을 차단하는 데 보다 많은 장점을 가지는데, 그 이유는 리브들이 불연성 물질들을 문지르는 스크레이퍼(scrapers)로서의 역할을 하도록 하는 상태로 상기 불연성 물질들과 접촉하게 되기 때문이다. 문질러진 불연성 물질들은 상기 스크루 베인의 후방면 상에 제공되는 공간들을 신뢰성 있게 채우는 역할을 한다. 따라서, 리브들은 상기 불연성 물질들과 선접촉하게 되는 리어 베인에 비해 가스 통로들을 차단하는 데 보다 큰 장점들을 가진다.Compared to the rear vanes, the ribs have more advantages in blocking the gas passages formed on the rear surface of the screw vanes because they allow the ribs to act as scrapers to rub non-combustible materials. This is because it comes into contact with the incombustible materials. Rubbed incombustibles serve to reliably fill the spaces provided on the rear face of the screw vanes. Thus, the ribs have greater advantages in blocking gas passages compared to the rear vanes which come in line contact with the non-combustible materials.
또한, 상기 리브들은 샌드들과 접촉하여 마모된다. 따라서, 상기 리브들의 이상적인 형상들은 궁극적으로 연마에 의하여 자동적으로 형성된다. 일단 큰 리브들이 제공되면, 밀봉 성능을 유지하고 상기 리브들을 이상적으로 형상들로 만드는 것이 가능하다.The ribs also wear in contact with the sands. Thus, the ideal shapes of the ribs are ultimately formed automatically by polishing. Once large ribs are provided, it is possible to maintain sealing performance and make the ribs ideally shaped.
하지만, 상기 리브들의 높이들이 밀봉 성능을 증대시키도록 증가되고 상기 리브들과 샌드와의 접촉 정도가 증가되면, 상기 스크루 베인과 함께 상기 불연성 물질들의 회전이 촉진될 수도 있고, 또는 부하가 모터의 허용 가능한 동력을 초과하여 트립(trip)을 생성하게 될 수도 있다. 그러므로, 상기 리브들을 가능한 한 적절한 형상들로 형성하는 것이 필요하다.However, if the heights of the ribs are increased to increase the sealing performance and the degree of contact between the ribs and the sand is increased, the rotation of the incombustibles with the screw vanes may be facilitated, or the load may be allowed by the motor. It may be possible to generate a trip in excess of the possible power. Therefore, it is necessary to form the ribs into suitable shapes as possible.
본 발명자들은 리브의 최적 형상이 수평면에 대하여 스크루 컨베이어의 경사각 및 스크루 베인 상의 유동매체의 안식각을 토대로 결정될 수 있다는 것을 발견하였다. 특별히, 상기 리브의 기본 형상은, 상기 스크루 베인의 후방면 상의 공간들에 의해 형성되는 가스 통로들을 차단하기 위하여 상기 스크루 샤프트 및 상기 스크루 베인에 실질적으로 수직으로 배치되는 정삼각형이다. 상기 정삼각형은 상기 스크루 샤프트로부터 상기 스크루 베인의 높이를 따라 연장되는 변을 가진다. 상기 스크루 베인 및 삼각형의 밑변에 의해 형성되는 각도는 ((90 - A) + B)°인 것이 바람직한데, 여기서 A는 수평면에 대한 스크루 컨베이어의 경사각(°)이고, B는 전달될 유동매체의 안식각(°)이다.We have found that the optimum shape of the ribs can be determined based on the angle of inclination of the screw conveyor with respect to the horizontal plane and the angle of repose of the flow medium on the screw vanes. In particular, the basic shape of the rib is an equilateral triangle disposed substantially perpendicular to the screw shaft and the screw vane to block gas passages formed by the spaces on the rear face of the screw vane. The equilateral triangle has sides extending along the height of the screw vanes from the screw shaft. The angle formed by the screw vanes and the base of the triangle is preferably ((90-A) + B) °, where A is the inclination angle (°) of the screw conveyor with respect to the horizontal plane and B is the Angle of repose (°).
물론, 본 발명은 상기 예시들로 국한되는 것은 아니다. 상기 스크루 베인을 따르는 변의 길이는, 전달될 대상물의 특성들을 고려하여 상기 스크루 베인의 높이보다 길거나 짧게 되도록 조정될 수도 있다. 상기 리브는 상기 스크루 베인 또는 상기 스크루 샤프트에 수직하지 않을 수도 있다. 상기 리브는 평판(flat plate) 또는 만곡판(curved plate)으로 형성될 수도 있다. 전달될 대상물이 유동층 연소로나 유동층 기화로로부터 배출되는 유동매체를 주로 포함하는 경우에는, 상기 유동매체의 안식각 B는 30 내지 45°의 범위 이내에, 바람직하게는 30 내지 40°의 범위 이 내에, 보다 바람직하게는 30 내지 35°의 범위 이내에 있는 것이 바람직하다.Of course, the present invention is not limited to the above examples. The length of the sides along the screw vanes may be adjusted to be longer or shorter than the height of the screw vanes in consideration of the properties of the object to be delivered. The rib may not be perpendicular to the screw vane or the screw shaft. The rib may be formed as a flat plate or a curved plate. If the object to be delivered mainly comprises a fluidized medium discharged from a fluidized bed combustor or fluidized-bed gasification furnace, the angle of repose B of the fluidized medium is within the range of 30 to 45 °, preferably within the range of 30 to 40 °, more Preferably it is within the range of 30-35 degrees.
도 12에 도시된 예시에서는, 스크루 컨베이어(450a)의 스크루 샤프트(451)가 수평면에 대하여 75°로 기울어지고, 전달될 대상물의 안식각은 30°이다. 따라서, 스크루 베인(454)의 후방면 상에 부착되는 각각의 삼각형 리브(455)는 상기 스크루 베인(454)에 대하여 45°(= 90°- 75°+ 30°)의 밑각을 가진다.In the example shown in FIG. 12, the
상기 리브(455)들은 180°또는 360°의 피치들로 상기 스크루 샤프트(451) 주위에 제공되지 않는 것이 바람직하다. 만일 리브(455)들이 180°또는 360°의 피치들로 상기 스크루 샤프트(451) 주위에 제공된다면, 상기 리브(455)들의 밀봉 효과들은 상기 스크루 샤프트(451)의 회전과 함께 동기화되어 파동(pulsation)을 야기하게 된다.The
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크루 컨베이어(450b)를 도시한 정면도이다. 상기 스크루 컨베이어(450b)는 스크루 베인(454)의 후방면 상에 연속적으로 제공되는 리어 베인(456)을 구비한다. 상기 리어 베인(456)은 도 12에 도시된 리브(455)들과 같이 상기 스크루 베인(454)에 대하여 45°(= 90°- 75°+ 30°)의 밑각을 가진다.13 is a front view showing a
본 발명자들은 스크루 샤프트의 회전 속도 이외에, 상기 수평면에 대하여 적어도 60°의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 갖는 스크루 컨베이어에서의 전달량을 제어할 수 있는 파라미터들을 발견하였다. 일반적으로, 스크루 컨베이어는 여타의 부재보다 높은 대상물에 대한 상대 속도를 가지는 부재들의 연마, 즉, 스크루 베인의 선단부들의 연마를 감소시키도록 설계된다. 이에 따라, 최대 전달량 이 자동으로 결정된다. 특별히, 전달 능력을 증대시키기 위하여 스크루 샤프트의 회전 속도나 스크루 베인의 직경이 증가되면, 상기 스크루 베인의 선단부들의 속도 또한 비례하여 증가된다. 이에 따라, 스크루 컨베이어는 제한된 전달량을 가진다는 것이 알려져 있다.In addition to the rotational speed of the screw shaft, the inventors have found parameters that can control the amount of delivery in a screw conveyor having a screw shaft inclined at an increasing angle of at least 60 ° with respect to the horizontal plane. In general, screw conveyors are designed to reduce the polishing of members having a relative speed to an object higher than other members, ie the polishing of the tip portions of the screw vanes. Accordingly, the maximum delivery amount is automatically determined. In particular, if the rotational speed of the screw shaft or the diameter of the screw vanes is increased to increase the transfer capacity, the speeds of the tip portions of the screw vanes also increase proportionally. Accordingly, it is known that screw conveyors have a limited amount of delivery.
본 발명자들에 의해 행해진 실험들에 따르면, 수평면에 대하여 적어도 60°의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어의 전달 효율성은 수평 스크루 컨베이어의 30 % 이하로 크게 감소된다. 따라서, 적어도 60°의 커지는 각도로 기울어진 스크루 샤프트를 구비한 스크루 컨베이어는 전달 능력을 증대시키기 위한 장치를 필요로 하게 된다. 본 발명자들은, 상기 스크루 컨베이어의 전달 능력이 상기 스크루 컨베이어의 하부, 즉 대상물의 유동의 상류측 상에 배치되는 부분의 압력을 증가시킴으로써 증가될 수 있다는 것을 고안하였다.According to the experiments carried out by the inventors, the transfer efficiency of a screw conveyor with a screw shaft inclined at an increasing angle of at least 60 ° relative to the horizontal plane is greatly reduced to 30% or less of the horizontal screw conveyor. Thus, screw conveyors having screw shafts inclined at an enlarging angle of at least 60 ° require a device for increasing the transfer capacity. The inventors have devised that the delivery capacity of the screw conveyor can be increased by increasing the pressure of the portion disposed below the screw conveyor, i.e., upstream of the flow of the object.
상술된 바와 같이, 상기 스크루 컨베이어의 하부의 압력을 증가시키기 위해서는, 공기와 같은 가스가 상기 스크루 컨베이어 안으로 송풍될 수도 있다. 예를 들어, 도 3의 (b)에서는, 상기 스크루 컨베이어(378)의 상류에 배치된 유동매체 분리 챔버(390) 안으로 유동화 가스(331)가 송풍될 수도 있다. 상기 유동화 가스(331)의 양을 조정함으로써, 상기 스크루 컨베이어(378)의 하부의 압력이 조정될 수 있다. 상기 유동화 가스(331)는, 증기나 질소, 이산화탄소, 산소 또는 그 혼합물과 같은 불활성 가스를 포함하여 이루어질 수도 있다. 상기 스크루 컨베이어(378)의 하부의 압력은 송풍될 상기 유동화 가스(331)의 양에 비례하여 변하기 때문에, 상기 압력의 조정이 용이하게 수행될 수 있다.As mentioned above, in order to increase the pressure at the bottom of the screw conveyor, a gas such as air may be blown into the screw conveyor. For example, in FIG. 3B, the fluidizing
송풍될 가스로서 공기를 이용하는 실험에 따르면, 본 발명자들은 전달 능력이 송풍될 가스를 이용하지 않는 경우보다 2배 이상 증가된다는 것을 확인하였다. 상기 실험 결과는 상당히 넓은 범위에서 연마를 방지하기 위하여 스크루 베인의 선단부들의 제한된 주변 속도를 가지는 스크루 컨베이어를 설계하는 것이 가능하다는 것을 보여준다.In experiments using air as the gas to be blown, the inventors have found that the delivery capacity is increased more than twice as much as without using the gas to be blown. The experimental results show that it is possible to design a screw conveyor with a limited peripheral speed of the tip of the screw vanes to prevent grinding in a fairly wide range.
지금까지 본 발명의 소정의 바람직한 실시예들을 도시하고 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 다양한 수정예들과 변형예들이 가능하다는 것은 자명하다.While certain preferred embodiments of the present invention have been shown and described in detail, it is evident that various modifications and variations of the present invention are possible without departing from the scope of the appended claims.
본 발명은 도시 폐기물, 고체 폐기물을 이용한 고체 연료(RDF), 폐플라스틱, 폐섬유 강화 플라스틱(waste FRP), 바이오매스 폐기물, 폐차 잔재물(ASR) 및 폐유와 같은 폐기물들 또는 불연성 물질을 함유하는 고체 연료(예컨대, 석탄)와 같은 고체 가연성 물질을 연소, 기화 또는 열분해하기 위하여 유동층로로부터 배출되는 유동매체와 함께 불연성 물질들을 퇴거시키기 위한 불연성 물질 퇴거 시스템에서 사용하기에 적합하다.The present invention relates to solid wastes containing non-combustible materials or wastes such as municipal waste, solid fuel (RDF) using solid waste, waste plastic, waste fiber reinforced plastic (waste FRP), biomass waste, waste vehicle residue (ASR) and waste oil. It is suitable for use in a nonflammable material retirement system for retiring nonflammable materials with a fluidized medium exiting a fluidized bed furnace for combustion, vaporization or pyrolysis of solid combustible materials such as fuel (eg coal).
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